1/13 Bygg & teknik by Bygg & teknik

TEMA: Sveriges Äldsta Byggtidning

Geoteknik och grundläggning

Påverkan av vibrationer Nr 1 • 2013 Januari 105:e årgången

GEOTEKNIK

PÅ SÄKER GRUND FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE COWI AB genomför geotekniska undersökningar, utredningar och projektering från förstudie till bygghandling. Vi erbjuder våra tjänster i hela landet och har expanderat ytterligare. Vi finns nu med egna borrvagnar i Göteborg, Stockholm och Stenungsund.

Läs mer på: www.cowi.se

VAR HAR DU DIN FRAMTID? FRĂ&#x2026;GA GOLDER. Golder har levererat hĂĽllbara och kostnadseffektiva lĂśsningar pĂĽ geotekniska problem i mer Ă¤n 50 ĂĽr och nu expanderar vi vĂĽrt globala team av specialister. Vi sĂśker fler kreativa problemlĂśsare till utmanande uppdrag. UpptĂ¤ck vad det innebĂ¤r att jobba fĂśr ett internationellt fĂśretag med en lokal fĂśrankring, dĂ¤r du har friheten att gĂĽ ett steg lĂ¤ngre. IngenjĂśrskonst fĂśr en hĂĽllbar samhĂ¤llsutveckling. www.golder.se/jobb Markus Kappling +46 8 506 306 46

Din totalleverantĂśr av mĂ¤tteknik under markytan MĂ¤tteknik under markytan www.geometrik.se

0RGHUQ JUXQGOlJJDUH PHG PLOM|Q L IRNXV 3HDE *UXQGOlJJQLQJ HUEMXGHU Â&#x2021; (QHUJLSnODU Â&#x2021; &HUWLÂżHUDGH JUXQGOlJJDUH Â&#x2021; (JHQ WLOOYHUNQLQJ DY &( PlUNWD SnODU Â&#x2021; 7RWDOO|VQLQJ IUnQ NRQVWUXNWLRQ WLOO PHWRGYDO Â&#x2021; $OOD PHWRGHU LQRP JUXQGOlJJQLQJ lYHQ -HWLQMHNWHULQJ

3HDEJUXQGODJJQLQJ VH

Bygg & teknik 1/13

Vi lägger grunden till lyckade projekt.

Grundläggning, tunnel- & bergarbeten och beläggning – som ett av Östersjösjöregionens största byggföretag har vi erfarenhet från några av skandinaviens största infrastrukturprojekt. Vi har lyckats bygga en unik kompetens på områden där kunskap om de regionala förhållandena är avgörande, vilket är grunden för vår framgång. Lemminkäinen träffar du på Grundläggningsdagen den 7 mars – välkommen till monter 88-90.

Konsten att lyckas www.lemminkainen.se

I detta nummer

• • • • • • • • • • • • •

8 Byggnytt Produktnytt 10 Sättningar i friktionsjord vid 12 vibrationspåverkan K. Rainer Massarsch 18 Byggfrågan Nu har vi bra koll på hur om21 givningen rör på sig vid pålslagning Anders Kullingsjö och Torbjörn Edstam Markvibrationer vid spontning för 25 Karlstad teater Fanny Decker et al Vibrovältar och jorddynamik 32 – mot effektivare packning Carl Wersäll et al 36 Aktiv kontroll av vibrationer från Gamla Ullevi Gunnar Widén och Bengt Askmar Hur påverkar geotekniska borrmetoder 43 omkringliggande jordmaterial? Peter Viklander och Sven Knutsson Livslängd för grundkonstruktioner 46 Håkan Bredenberg Provfält – en investering för framtiden 50 Mattias Andersson och Bo Westerberg Utveckling av geoteknisk fält- och 56 laboratorieverksamhet Björn Möller et al T-barsonderingar i lös svensk lera 60 Rolf Larsson et al Multivariabel analys – hur mycket 71 ska jag undersöka för att vara säker? Rasmus Müller och Stefan Larsson Alternativ metod för veriﬁering av 75 hållfasthet hos kalkcementpelare Niclas Bergman och Stefan Larsson Nytt program för 80 samverkansberäkningar Camilla Lidgren et al Tillståndsbedömning av betong83 dammar grundlagda på berg med observationsmetoden Johan Pross et al

OMSLAGSFOTO: STIG DAHLIN. ARBETEN FÖR CITYBANANS STATION ODENPLAN, STOCKHOLM.

Chefredaktör och ansvarig utgivare: STIG DAHLIN Annonschef: ROLAND DAHLIN Prenumerationer: MARCUS DAHLIN Copyright©: Förlags AB Bygg & teknik Redaktion och annonsavdelning: Sveavägen 116, 113 50 Stockholm Telefon: 08-612 17 50, Telefax: 08-612 54 81 Hemsida: www.byggteknikforlaget.se E-post: förnamn@byggteknikforlaget.se

Tryckeri: Graﬁska Punkten AB, Växjö

ISSN 0281-658X Bygg & teknik 1/13

Bilaga medföljer

”

ledare

Dags för skärpning

Arbetsmiljöverket har genomfört en stor tillsyn av asbestarbeten. Av 117 inspekterade företag under 2012 fick 21 – var femte – sanktionsavgifter på 50 000 kronor var för att de inte haft tillstånd att sanera asbest. Förutom dessa har asbestarbete stoppats vid nästan tio procent av de kontrollerade arbetsplatserna. Tillsynen visar att säkerhetsbrister fanns vid 60 procent av asbestarbetena. Det slarvas mycket med andningsskydd och med att sanera arbetskläder. Möjligheterna att tvätta sig efter saneringsarbetet är ofta dåliga. Det är även vanligt med bristfälliga avskärmningar samt ventilations- och utsugssystem som ska stoppa asbestfibrer från att spridas till andra lokaler. Verket går nu vidare och skärper kontrollen av de drygt 400 företag som i dag har tillstånd att asbestsanera. Håkan Olsson, avdelningschef på Arbetsmiljöverket, framhåller att det de hittills sett är allvarligt. Asbest som totalförbjöds 1982 har seglat upp som ett stort problem nu när vi river och bygger om gamla hus. Trots förbudet att vid nyproduktion använda asbest beräknar man att det finns cirka 400 000 ton av materialet kvar i äldre byggnader. Det asbesthaltiga damm som kan skapas när ett

”Det är hög tid att skärpa rutinerna vid asbestarbeten” gammalt hus rivs består av nål- och trådformiga ﬁbrer som tränger ner i lungorna. Det kan leda till lungcancer, asbestos eller meStig Dahlin soteliom, en elakartad tumör som kan sätta sig i lungsäcken och i chefredaktör bukhinnan. Tumören uppges årligen skörda omkring hundra liv. Håkan Olsson menar att det därför är oerhört viktigt att göra arbetare och arbetsgivare medvetna om farorna. Ett huvudsyfte med Arbetsmiljöverkets fortlöpande inspektioner är att få företagen att införa metoder som skyddar arbetstagarna från det farliga asbestdammet. Så gott som alla de som bygger om, reparerar och river kommer idag i kontakt med asbest. Samtidigt pensioneras nu den äldre generationens byggnadsarbetare. Håkan Olsson betonar att vi därför också behöver väcka liv i kunskapen om asbestﬁbern. Det är viktigt att riskmedvetenheten förs vidare till nästa generation. Unga som arbetar inom byggsektorn och som kommer i kontakt med asbest ska inte behöva avlida i lungcancer i femtioårsåldern! Eftertryck och kopiering av text och bild ej tillåtet utan redaktionens medgivande.

––––––––––––––––––––––––––– Nr 1 v 3 Nr 5 v 32 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 2 v 10 Nr 6 v 37 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 3 v 14 Nr 7 v 42 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 4 v 20 Nr 8 v 47 –––––––––––––––––––––––––––

QR-kod

N u m m e r 1 • 2 013 Januari Å r g å n g 10 5 TS-kontrollerad fackpressupplaga 2010: 6 800 ex Medlem av

Helårsprenumeration, 2013: 373 kr + moms Bankgiro 734-5531 Lösnummerpris 70 kronor

14 mars 2013 CBI:s informationsdag Citykonferensen, Stockholm

Renovering och förnyelse Förmiddagens två parallella seminarier: – Hållbar betong i bruksskedet – Nya lösningar för betonggolv Eftermiddagens föredrag innehåller bland annat: – Ett nytt miljonprogram för Sverige – Renoveringen av Smykkeskrinet i Oslo – Miljonprogram, fasader och textilarmering – Renovering av historiskt murverk Mer information www.cbi.se Träffa gamla och nya branschkollegor under en hel dag med avslutande buffé och mingelkväll på CBI. Välkommen!

Bygg & teknik 1/13

, * 2 ) "& #' " & 1% " " " ( % " '

% '# # !&!/&& " ! %&

PAR NYH A OM LLELL ET: KTH Pร Gร A SE SS E , L TU, NDE F IONE LTH oU V R och ID CTH !

#% "& &'1%&' # ) ' &' !1' &$ '& #" % "& # ('&'/ " " "#! %(" / " " # #' "

' # !

3n slker JrunG fรถr KnllEar utvecklinJ Pรฅdrivande โ Tar ansvar fรถr att ny teknik utvecklas Samlande โ ,Gentiยฟerar utvecklinJsPรถMliJKeter RcK saPPanfรถr aktรถrer RcK kRPSetens Ledande

โ *enRP sSetskunskaS utvecklar vi JeRtekniken i 6veriJe

6tatens JeRtekniska institut lr en PynGiJKet RcK ett fRrskninJsinstitut 9i Kar ett รถverJriSanGe ansvar fรถr Ge JeRtekniska RcK PilMรถJeRtekniska frnJRrna i 6veriJe , vnrt uSSGraJ inJnr att Pinska riskerna fรถr ras skreG RcK stranGerRsiRn RcK ett ansvar fรถr )R8 RcK kunskaSssSriGninJ inRP efterEeKanGlinJ av fรถrRrenaGe RPrnGen (n viktiJ Gel i arEetet lr att anSassa saPKlllet till nya risker RcK KRt Sn JrunG av ett fรถrlnGrat kliPat www.swedgeo.se

Untitled-1 1 Bygg & teknik 1/13

2012-12-21 16:11

Klimatsmarta hyresrätter i Kungälv

I Ytterby inom Kungälvs kommun kommer NCC att bygga 27 hyresrätter som ska stå klara för inflyttning redan om ett år. Lägenheterna blir enligt uppgift smart planerade med låg driftskostnad och hög miljöprofil. – Behovet av hyresrätter är stort och denna typ av flerbostadshus innebär kort byggtid och hög standard till en rimlig kostnad. De är dessutom långt mer energisnåla än vad Boverket kräver, har låg klimatpåverkan och stort fokus på miljö- och hälsoanpassade byggmaterial, säger Ingemar Bengtsson, regionchef för NCC Boende Väst. Husen byggs i fyra våningar med en produkt som företaget kallar P303 Fyrvånings flerbostadshus. Hyreshusen blir enligt uppgift de första i sitt slag. – Vi tror mycket på P303-husen eftersom hela processen, från projektering till inflyttning, blir betydligt kortare än normalt. Det är också viktigt att vi bygger i harmoni med framtidens behov av låg energiåtgång och miljötänkande, säger Ingemar Bengtsson. Att bygga med P303 uppges hålla byggkostnaderna nere vilket ska göra det lönsamt att bygga hyresrätter trots en svagare bostadsmarknad. De låga byggkostnaderna hänger ihop med att P303 bygger på kontinuerlig överföring av erfarenheter från tidigare bostadsbyggen till nya projekt, vilket gör hela kedjan mer tidseffektiv. – Man kan säga att vi med P303 har lyckats standardisera hela byggprocessen, vilket sparar mycket tid och resurser utan att kvaliteten påverkas, säger Henrik Lindblad, marknadsoch affärschef för P303 NCC Construction Sverige AB. Storleken på de 27 lägenheterna i Ytterby är 55 till 94 kvadratmeter. Bygget startade i december och de första hyreslägenheterna beräknas vara inflyttningsklara redan i december 2013.

Flyttar 300 000 kubikmeter berg

Nu är det klart att det är Skanska som har vunnit bergentreprenaden i bygget av Norsborgsdepån. Kunden är SL och ordersumman uppges vara 233 miljoner kronor. När SL inför ett nytt signalsystem på röda linjen kommer traﬁken att kunna bli tätare och nya vagnar kommer att införas. Norsborgsdepån blir plats för löpande underhåll, reparationer och städning av de nya tunnelbanevagnarna. Skanska prioriterar enligt uppgift gröna lösningar i sina projekt. I arbetet med Norsborgsdepån lägger man därför stor vikt vid att utföra projektet med så lite resursåtgång som möjligt. – Vi har bland annat investerat i nya maskiner och resurseffektiva transportlösningar av

berget, säger Bo Söderström, avdelningschef på Skanska. Projektet omfattar cirka 300 000 kubikmeter berg i tre kilometer tunnlar och har startat för att vara klart i december 2014.

Utvecklingsprojekt – gröna väggar i Varvsstaden

Utveckligsprojektet gröna väggar i Malmö.

Peab genomför i samarbete med Malmö högskola och Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) ett unikt utvecklingsprojekt kring gröna väggar i nya stadsdelen Varvsstaden i Malmö, som Peab utvecklar. Gröna tak har etablerat sig på marknaden och Peab har tagit emot pris av Scandinavian Green Roof Institute för att ha byggt Skandinaviens grönaste tak 2012. Grönska på husväggar är emellertid fortfarande ett outforskat område. Gröna väggar uppges bidra till att klimatförändringarna mildras genom att temperaturen sänks, framför allt i urbana miljöer. Peab och Malmö stad har ett gemensamt mål med Varvsstaden – stadsdelen ska bli attraktiv med en tydlig identitet inom hållbar och nyskapande stadsutveckling. – Det känns därför naturligt att det är i Varvsstaden projektet med gröna väggar genomförs, säger Karin Månsson, projektutvecklare på Peab. Forskare har monterat tre typer av testväggar med olika egenskaper på en demonstrationsvägg. Experimentet ska utröna vilka växter som lämpar sig bäst och hur de klarar påfrestningen att sitta på en vägg. – Vi hoppas hitta nya tekniker som gör gröna väggar praktiskt användbara i byggbranschen så att bostadsprojekt inom en snar framtid kan bli lite grönare redan från start, säger Johan Sjögren, entreprenadingenjör på Peab. Syftet med projektet är ta reda på hur gröna väggar påverkas i ett svenskt klimat. Experimentet kommer att pågå fram till 2014.

Forskning om hållbart byggande under mark

Formas och Traﬁkverket har beviljat Tyréns med samarbetspartners ﬁnansiering för projekten ”Utveckling av metoder för rationell och snabb utvärdering av geotekniska undersökningar” och ”Geoelektrisk kartläggning som förundersökningsmetod för underjordisk infrastruktur i urban miljö”. Totalt omfattar de två forskningsprojekten cirka sjutton miljoner kronor. Projekten är fristående delprojekt i den första FoU-ansökan som de fyra stora bygguniversiteten (SBU) har genomfört tillsammans. Tyréns ingår som enda partner från industrin och bidrar med sex miljoner kronor genom Sven Tyréns stiftelse. De närmaste åren görs stora investeringar på infrastruktur i Sverige, och satsningen på forskning om hållbar utveckling av urban underjordisk infrastruktur ska bidra till ett mer effektivt byggande, med fokus på teknik, ekonomi och miljö. Fjorton projekt får dela på 114 miljoner kronor. I delprojektet ”Utveckling av metoder för rationell och snabb utvärdering av geotekniska undersökningar” samarbetar Tyréns med KTH, Avdelningen för Jord- och Bergmekanik. Målet är att utveckla en geodatabas som ska samla all georelaterad information, med tillhörande kvalitetsmått, som förekommer i stora infrastrukturprojekt, från det tidiga utredningsskedet till förvaltningsskedet. Syftet med projektet ”Geoelektrisk kartläggning som förundersökningsmetod för underjordisk infrastruktur” är att ta fram metodik och teknik för att i tidiga skeden med ickeförstörande metoder kunna få en tillräckligt detaljerad bild av föroreningssituationen i de olika korridorer som utreds för stora infrastrukturprojekt.

Ny chef för stadsbyggnadsstudion i Stockholm

Tengbom fortsätter att stärka sin Stockholmsorganisation genom att anställa Malin Olsson som chef för stadsbyggnadsstudion. Hon kommer närmast från Stockholms stadsbyggnadskontor och började sin tjänst hos Tengbom i slutet av november. Malin Olsson är planeringsarkitekt och har varit yrkesverksam inom branschen sedan 1997. Hon uppges ha en gedigen erfarenhet inom hållbar stadsutveckling, bland annat som ansvarig planarkitekt för Hammarby Sjöstad. Malin har sedan 2008 haft rollen som sektionschef på Stockholms stadsbyggnadskontor. Hon är en eftertraktad föreläsare såväl i Sverige som internationellt med ett tydligt fokus på den holistiska och integrerade process som präglar det svenska stadsbyggandet. – Vi är glada att Malin Olsson vill bli en del av Tengbom. Med sina unika erfarenheter Bygg & teknik 1/13

byggnytt kommer hon att kunna bidra till en fortsatt stark utveckling av stadsbyggnadsstudion i Stockholm, säger Magnus Meyer, v d Tengbom. – I min tidigare roll har jag kommit i kontakt med Tengboms medvetna och kvalitativa arbete med analys, process och hållbart stadsbyggande. För mig känns det väldigt inspirerande att få fortsätta driva och utveckla detta arbete tillsammans med medarbetarna i studion och inom övriga delar av Tengboms många kompetensområden, säger Malin Olsson.

Prisbelönt projekt

När den internationella innovationstävlingen Be Inspired Awards avgjordes den 14 november 2012, vann Projekt Hallandsås i kategorin ”Innovation in Rail and Transit”. Järnvägsprojekteringen av Bana, El, Signal och Tele (BEST) vid Projekt Hallandsås är det första projektet inom Traﬁkverket som på allvar använder sig av möjligheterna med BIM (Building Information Modelling). Projekt Hallandsås uppges vara en föregångare när det gäller att använda BIM vid projektering av järnväg. En metodik som enligt uppgift avsevärt förbättrar förutsättningarna för genomföranden av kommande järnvägsprojekt i Sverige, och kommer att spara tid och pengar, samtidigt som kvaliteten höjs. Anläggningsbranschen har länge brottats med informationsproblem på rit- och byggstadiet. Ibland har informationen inför en projektering varit ofullständig. Ibland har det funnits en brist på gemensam information hos beställare och entreprenör, vilket har försvårat en samstämmig bild av projektutformningen. Informationsproblem har ofta resulterat i ökade byggkostnader och tidsförseningar. BIM är en vidareutveckling av traditionell 3D-modellering som innebär att man till olika delar i en modell kan knyta databaser med information. I BIM-processen skapas en virtuell 3D-modell med detaljerad information knuten

till varje objekt, exempelvis rörande typritning och artikelnummer. Ett särskilt 3D-objektbibliotek tillhandahåller informationen som sedan kan kopplas till olika processer och användningsområden, såsom mängdberäkning av material, utsättning och maskinstyrning vid byggandet. Genom att inblandade entreprenöner kan bygga efter BIM-modellen får de tillgång till den gemensamma informationen som granskats från flera håll. På så vis kan produktionseffektiviteten öka avsevärt i entreprenaderna. Till exempel kan man redan i modellen upptäcka om objekt kolliderar med varandra. Förutom att järnvägsanläggningen vid Projekt Hallandsås är komplex, finns det en stor utmaning i att projektera under pågående tunnelbyggnad eftersom förutsättningarna ständigt ändras. Metodiken klarar inte bara av att möta dessa utmaningar. En förbättrad hantering och försörjning av information förenklar design- och byggprocessen och sparar tid och kostnader. Projekt Hallandsås är ett pilotprojekt inom Trafikverket för införande av BIM. Utvecklingsarbetet sker tillsammans med Sweco.

Ska hitta rätt väg för tunnelbanan till Nacka

Transportarkitekten Vectura ska på uppdrag av Storstockholms Lokaltraﬁk (SL) undersöka hur alternativa sträckningar av tunnelbanans förlängning till Nacka kan påverka resandet. Företaget ska också utreda lämpliga placeringar av stationerna längs den nya tunnelbanelinjen. Vecturas arbete utgör en del av den förstudie för tunnelbanans förlängning som redan påbörjats. I uppdraget ingår bland annat att analysera effekter på restid, tillgänglighet, resandeströmmar och hur beﬁntlig infrastruktur

Projekt Hallandsås vann den internationella innovationstävlingen Be Inspired Awards i kategorin ”Innovation in Rail and Transit”. Bygg & teknik 1/13

avlastas. Det ingår även att analysera en betong- respektive bergtunnel för passage av Strömmen, en sträckning som gör det möjligt att byta till grön linje och en ostlig sträckning som samlokaliseras med vägförbindelse. Vectura arbetar parallellt med ett uppdrag för Traﬁkverket där man ser över tänkbara åtgärder i hela transportsystemet i östra Stockholm.

Innovativ projektledare hedrad

Årets Bergteknikpristagare Karl-Åke Averstad.

Utmärkelsen Atlas Copcos Bergteknikpris 2012 har tilldelats Kjell-Åke Averstad, projektledare för Citybanan på Trafikverket. Prismotiveringen lyder: ”Genom sitt engagemang, nytänkande och ansvarstagande skapar Kjell-Åke Averstad förtroende för ett fortsatt kompetent bergbyggande i Sverige”. I sin roll som projektledare för Citybanan har Kjell-Åke Averstad ansvarat för ett innovativt bergbyggande som lett till robusta och lyckade genomföranden av flera stora och utmanande bergarbeten. Ett av honom initierat arbetssätt i samverkan mellan beställaren, projektörer, entreprenörer, leverantörer och verksamhetsutövare har enligt uppgift inneburit att bergarbetena dessutom har genomförts med minsta möjliga omgivningspåverkan. Ständigt öppen för ny teknik – för ökad precision och kapacitet såväl som för minskad omgivningspåverkan och säker arbetsmiljö – skapar KjellÅke förutsättningar för en fortsatt stark bergteknisk utveckling i Sverige. Bergteknikpriset, som är på 100 000 kronor, utgörs av två delar, varav en är en donation på 80 000 kronor till ett eller flera utvecklingsprojekt inom bergteknik i Sverige vid högskola/universitet eller företagsoberoende institution där resultaten ska vara offentliga. Syftet är att stimulera svensk bergteknisk forskning för att befästa Sveriges världsledande roll inom bergbrytning. Mottagaren, som informeras före den officiella utnämningen, ska vid senare tillfälle kunna tala om hur han eller hon vill fördela donationen. Den andra delen av priset är ett resestipendium på 20 000 kronor som disponeras fritt av mottagaren.

Mindre stål men bättre prestanda

Ruukki, Halmstad, lanserar nu en ny bärande takplåt T130M för tak till lager, köpcentra och idrottsarenor med mera. Den nya mikroprofilerade T130M ersätter den tidigare T130-profilen. Den nya profilen är CE-märkt och skiljer sig från den tidigare versionen genom att den har mikroprofilerade topp- och bottenflänsar. Mikroprofilerna uppges öka plåtens bärförmåga. Därmed sparar man material eftersom det behövs tunnare plåt för att klara samma belastning. Stora materialbesparingar för den bärande tak plåten kan enligt uppgift uppnås genom att optimera plåten med företagets beräkningsprogram Poimu. Den nya profilen säljs genom företagets omfattande försäljningsnät där kunderna också kan få teknisk support.

skruvskalle. För att ytterligare förbättra produkten har man lagt till ett skärspår i spetsen, vilket gör det enklare att dra i den. Den är givetvis rostskyddad med Corrseal C4 för lång livslängd i utomhusmiljö. – Heavy Load kommer att täcka ett tydligt kundbehov, framför allt för fasadbeklädnad och vid montage där till exempel vindkrafter och tyngd påverkar lastförmågan eller vid montering av markiser, skärmtak och tillbyggnader, säger Jonas Svensson, kategorichef för infästning hos Essve i Sollentuna. Men den här skruven är även idealisk för montage av bärlinor till tralldäck i husgrunder av lättbetong/lättklinker. – Något som också efterfrågats av snickarna var en skruvskalle med TX-spår för mer precisa montage av beslag och vinklar. Vår nya skruvskalle sätter sig perfekt mot beslaget och förhindrar att det glider, vilket varit ett problem tidigare, säger Jonas Svensson. Den nya skruven kommer till att börja med att ﬁnnas i två längder: 185 och 210 mm.

Lättare och sundare akustiktak med Activ'Air

Ny multifräs ersätter fyra maskiner

Tung infästning i lättbetong

Essve Heavy Load lättbetongskruv är avsedd för tunga montage i porösa stenmaterial som lättbetong, Leca, Siporex och blåbetong. Den är enligt uppgift utvecklad för nordiskt klimat och har en unik design. Med sitt lastvärde på hela 225 kg uppges den ta en distinkt tätposition ibland de starkaste infästningarna för lättbetong. Den nya skruven är en vidareutveckling av lättbetongskruven, som introducerades 2005. Den uppges ha fått ett helt annat lastvärde tack vare en ny gänga, justerad gängstigning, en längre och grövre stam samt en nydesignad

mellan basens inställningsskruvar, vilket gör det möjligt att använda ﬂera olika underdelar.

Till den nya multifräsen RT0700C från Makita, Sollentuna, ﬁnns fyra olika underdelar att välja mellan: kantfräs, överhandsfräsenhet, lutbar underdel och förskjutningsbas, vilket ger ﬂer användningsområden. Maskinen uppges vara kompakt och kraftfull och vara mycket enkel att byta fräschassi på. Multifräsen är enligt uppgift en stark, hållbar och exakt enhet med verktygshållare för 6 och 8 mm. Motorkåpan är en aluminiumkonstruktion, vilket ger en bra hållbarhet och noggrannhet. Axellåset och den plana toppen med anslutning av el-kabeln på sidan underlättar byte av fräsjärn. Greppen på denna fräs består av halkskyddat gummi som ger en bättre komfort. Den nya fräsen uppges vara enkel att anpassa eftersom den har standardiserade avstånd

Fokus på miljö och hållbarhet har länge varit en viktig del av produktutvecklingen på Gyproc, Bålsta. Gyptone akustikundertak kännetecknas enligt uppgift av sunda hållbara egenskaper. Med introduktionen av nya, lättare undertaksskivor, uppges dessa egenskaper förbättras ytterligare. Receptet är enkelt: Genom att optimera tjockleken på demonterbara akustikundertak, minskar mängden gips per skiva med 13 procent. Detta innebär inte bara mindre gips, men också lägre förbrukning av vatten och energi och mindre koldioxidutsläpp i produktionen. Samtidigt bibehålls enligt uppgift övriga egenskaper hos produkten och man kan utan vidare montera skivor med både den nya och gamla skivtjockleken i bärverken utan synliga skillnader. Men det är inte den enda produktnyheten från företaget. De nya lättare akustikundertaken tillsätts också Activ'Air – en patenterad teknik som uppges aktivt bryta ner VOCemissioner, exempelvis formaldehyd, till ofarliga inaktiva bindningar. Företagets akustikundertak med den nya tekniken kan enligt uppgift därmed aktivt reducera formaldehydkoncentrationen och väsentligen förbättra inomhusluften och inomhusklimatet. Tester uppges visa att Activ'Air minskar formaldehydkoncentrationen i en kontrollerad testmiljö med upp till 70 procent. – Gips är på alla sätt ett lämpligt och miljövänligt byggmaterial som dessutom är hundra procent återvinningsbart. Genom att optimera sammansättningen av gips i varje skiva, kan vi minska miljöpåverkan för varje kvadratmeter tak vi producerar och detta är något som verkligen är meningsfullt. När vi samtidigt lägger Bygg & teknik 1/13

produktnytt Activ'Air i våra produkter, blir Gyptone akustikundertak verkligen ett bra val – för klimatet både inne och ute, säger försäljningschef Göran Larsson.

Gör det enkelt att måla över tapeterna

I motsats till andra spikpistoler på marknaden, behöver denna spikpistol ingen gas för att slå i spik. Därmed behövs ingen rengöring och verktyget bibehåller konstant prestanda. Användare sparar även pengar genom att inte behöva köpa dyra gasbehållare. En traditionell motor innehåller kolborstar som genererar friktion. Göteborgsföretagets nya kolborstfria motor uppges eliminera friktionen och maximera verktygets gångtid. En kombination av det kraftfulla batteriet och en effektiv motor uppges göra att den nya spikpistolen avfyrar mer än 600 spik per laddning. I likhet med andra verktyg i företagets XRserie har den nya spikpistolen tre års förlängd garanti vid registrering på hemsidan inom fyra veckor efter inköp.

tjänstevikten. En 4x2 trailerdragare förväntas enligt uppgift bli den lättaste modellen av alla i anläggningssegmentet. På samma sätt planeras ett fyraxlat 32-tons chassi för betongblandare med en tjänstevikt på bara 9,5 ton. Det gör det enligt uppgift möjligt att med rätt påbyggnad, lasta upp till åtta kubikmeter betong. ”Grounder” är en annan specialversion, som uppges vara extremt robust och med ett antal tekniska funktioner som gör att den kan tackla de allra hårdaste anläggningsjobben.

Certifierade fönster till passivhus

Anläggningsbil för stentuffa tag Det blir enligt uppgift allt vanligare att välja målade väggar istället för tapetserade. Orsakerna uppges vara ﬂera. Målade väggar är lättare att underhålla än tapetserade väggar, det är billigare, det är lättare att måla än att tapetsera och kanske, för att det är snyggt. En stor andel av svenska innerväggar är tapetserade. Cirka 50 procent enligt senare beräkningar. Tapeter är fortfarande väldigt populärt, men idag tapetserar många på ett annorlunda sätt. Istället för att sätta tapet på rummets alla väggar väljer man en uttrycksfull tapet på kanske en vägg, och målar de andra i en neutral färg. Det innebär ofta att man tvingas måla på tapetserade ytor. Vilken anledning man än har att måla sina tapetserade väggar så är det viktigt att det görs på rätt sätt för att det ska bli riktigt bra. Ibland kan tapeter lossna från underlaget när de blir blöta. Det kan synas tydligt hur tapeten börjar bubbla sig när man strukit på färg. Ibland sträcker den ut sig igen när den torkar men inte alltid. Nu ﬁnns det enligt uppgift ett säkert sätt att undvika blåsbildning och ledsna miner. Grundmåla tapeten med Iso Tapetspärr från Caparol, Göteborg. Det är en vattenburen specialgrundfärg som skapar en tät yta på tapeten som förhindrar att den blöts upp och lossnar från underlaget. Specialgrundfärgen uppges vara ett utmärkt underlag för fortsatt behandling med vattenburen väggfärg, spackel om tapeten är mönstrad eller ojämn, eller en ny tapet.

Första gasfria spikpistol

Dewalts nya XR-spikpistol uppges vara robust, produktiv och användarvänlig. Den kombinerar enligt uppgift kolborstfri motorteknik med nya kraftfulla 4.0 Ah batterier i världens första gasfria batteridrivna spikpistol. Spikpistolen skjuter 90 mm ringspik i temperaturer ned till -15 ºC. Bygg & teknik 1/13

På vårens Baumamässa i München premiärvisas Mercedes nya anläggningsbil Arocs. Modellen ingår enligt uppgift i den produktoffensiv världens största lastbilstillverkare är inne i och redan nu presenteras de tekniska speciﬁkationerna och visas de första skisserna på Arocs, som kommer till Sverige i maj 2013. Det syns direkt att lastbilen är gjord för tuffa tag: Hög markfrigång, stålförstärkta delar och en formgivning som visar att det är fråga om en lastbil som är gjord för både terrängkörning och hårdhänt behandling. Den nya lastbilen ska tillverkas i en rad utföranden på chassin som redan från produktion är anpassade till olika behov: Från kompakta, bakhjulsdrivna tvåaxlade till åttahjulsdrivna, fyraxlade bilar för de allra tuffaste jobben. Samtliga har rak, sexcylindrig motor på mellan 7,7 och 15,6 liters cylindervolym och med sexton olika effektuttag: Från 238 till 625 hästkrafter. Det maximala vridmomentet ligger, beroende på motor, på mellan 1 000 och 3 000 Newtonmeter. Alla motorvarianter uppges vara godkända enligt Euro VI. Automatväxellådan Powershift 3 är standard i alla modeller. För att underlätta för köparna att välja rätt bil har två Arocs-serier införts med färdiga basspeciﬁkationer. ”Loader” är ett lättviktskoncept som lastbilstillverkaren satsat på att för att minimera

Svenska Fönster i Edsbyn med varumärkena Traryd Fönster och SP Fönster har enligt uppgift som första fönstertillverkare i Sverige fått det internationella certifikatet ”Passivhuskomponent”. Det uppges vara många kriterier som ska uppfyllas för att bli certifierad, inte minst måste fönstrets U-värde klara vissa värden. Vid testningen används alltid ett glas med ett U-värde på 0,7 W/m²K och för att fönstret ska kunna bli certifierat måste sedan hela fönstret få ett värde på 0,8 W/m²K eller bättre. Passivfönster Alu kan erhållas med ett U-värde ner till 0,65 W/m²K. Inför certifieringen har företaget tagit fram ett fönster med 3+1-glas och enligt uppgift marknadens bästa distansprofil, tre tätningar och köldbryggsfria anslutningar mot ytterväggen. – Att tillverka glas som klarar certifieringskraven är inga problem, utmaningen ligger i att få bättre U-värde i karmarna, säger Esko Niskanen på Svenska Fönster. Det nya passivfönstret är ett träfönster med aluminiumbeklädd utsida, ett fönstermaterial som numera är det mest efterfrågade inom byggbranschen. Fönstret lanseras till våren 2013. – Jag är övertygad om att detta är framtidens fönster, inte bara när det gäller passivhus utan när man bygger hus överhuvudtaget. Komforten i huset blir så oerhört mycket bättre med den här typen av fönster, du slipper till exempel helt och hållet kallras, säger Esko Niskanen.

Glöm inte att förnya din helårsprenumeration på Bygg &teknik för 2013! 11

Sättningar i friktionsjord vid vibrationspåverkan Kan vibrationer orsaka sättningar, och i vilka jordarter är risken störst? Finns det beräkningsmetoder som kan användas för att uppskatta sättningar och sa ttnings skillnader under byggnader som utsätts för vibrationspåverkan. Svaret på dessa frågor ges i nedanstående uppsats, där nya rön från jordbävningsforskningen används för att analysera frågeställningar som är vanligt förekommande vid till exempel infrastrukturprojekt i tätorter. Anläggningsarbeten såsom sprängning, slagning av pålar, vibrering av spont eller packning av jord kan innebära skaderisker, särskilt om dessa utförs i närheten av vib-

orsakade av pålning, spontning, schaktning och packning, SS 25211. Dessa standarder anger riktvärden för vibrationer i byggnader. Markens betydelse för vågutbredningen beaktas i viss mån genom anpassningen av den okorrigerade vertikala svängningshastigheten, vo till olika typer av undergrund, jämför tabell 1. Standarden är ur geoteknisk synvinkel otillfredsställande eftersom vitt skilda jordarter såsom lera, sand och morän förs

samman i en grupp, trots att dessa jordar

Tabell 1.Okorrigerad svängningshastighet, v0 enligt SS 4604866:2011. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Undergrund Vertikal svängningshastighet mm/s ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Löst lagrad morän, sand, grus, lera 18 Fast lagrad morän, skiffer, mjuk kalksten 35 Granit, gneis, hård kalksten, kvartsitisk sandsten, diabas 70

a) Varierande vibrationsamplitud under byggnaden.

rationskänsliga byggnader eller anläggningar på och under mark. Även vibrationer från tung trafik och järnväg kan under ogynnsamma förhållanden medföra skaderisker. Därför ska en riskanalys utföras innan vibrationsalstrande verksamheter påbörjas. Vid sprängningsarbeten bör den nyligen reviderade standarden Vibration och stöt – Riktvärden för sprängningsinducerade vibrationer i byggnader, SS 4604866: 2011 tillämpas som vägledning för riskbedömning. Vid pålning, spontning, schaktning och packning gäller standarden Vibration och stöt – Riktvärden och mätmetod för vibrationer i byggnader

Artikelförfattare är K. Rainer Massarsch, tekn dr, Geo Risk & Vibration AB, Stockholm.

b) Ändrade deformationsegenskaper i undergrunden.

c) Blandad grundläggning. Figur 1: Sättningar och sättningsskillnader på grund av ur vibrationssynpunkt ogynnsamma grundläggningslösningar.

påverkas olika av markvibrationer. En förklaring kan vara att standarden endast avser själva byggnadens respons vid markvibrationer och inte hur undergrunden påverkas. Denna begränsning glöms ofta bort av användarna av standarderna, särskilt om dessa saknar geoteknisk kompetens. Det är inte ovanligt att skador på byggnader orsakas av sättningar som uppstår genom packning av löst lagrad friktionsjord till exempel silt, sand och grus. I figur 1 visas tre exempel på skademekanismer hos grundkonstruktionen i form av sättningar och sättningsskillnader. Bygg & teknik 1/13

Det första exemplet, figur 1a, illustrerar variationen av vibrationsamplitudens storlek under en byggnad. Svängningshastigheten är normalt störst nära vibrationskällan och minskar med ökande avstånd. Detta innebär att den delen av grundkonstruktionen som ligger närmast vibrationskällan utsätts för vibrationsnivåer som kan var avsevärt större än den delen av byggnaden som är belägen längre bort. Figur 1b visar en vanligt förekommande skadeorsak vid byggnader som är grundlagda i sluttande mark. Ofta används bortschaktad morän eller sprängsten som fyllning för att kompensera nivåskillnader. Om packningen av fyllningen inte är tillräcklig kan sättningsskillnader uppstå i övergångszonen. Det är dessutom inte ovanligt att skorstenen – ofta en tung koncentrerad last i en byggnad – inte är grundlagd på ett ändamålsenligt sätt. Därigenom ökar risken för rörelseskillnader och sprickor. Det tredje exemplet i figur 1c visar en byggnad med blandad grundläggning. När djupet till fast botten varierar är det inte ovanligt att en del av grundkonstruktionen utgörs av pålar och att resterande byggnad grundläggs på fyllning eller naturlig mark. Även denna typ av blandad grundläggning ökar risken för ojämna sättningar vid vibrationspåverkan.

Fart eller hastighet?

Ofta används begreppen ”fart” och ”hastighet” utan att beakta skillnaden mellan dessa storheter. Både fart och hastighet har enheten längd per tidsenhet. Men fart är en skalär storhet som saknar riktning. Därför bör vågutbredningen anges som vågfart. Hastighet är en vektoriell storhet med en definierad riktning. Eftersom vibrationsamplituden är riktningsberoende bör den betecknas som svängningshastighet.

Vad förorsakar sättning i friktionsjord?

Det har varit vanligt att förklara sättningen vid vibrationspåverkan med den acceleration som partiklarna utsätts för. Detta är dock ett missförstånd! Packning av jord och därmed sammanhängande sättning förorsakas av den relativa förskjutningen partiklarna emellan (skjuvtöjningen) samt antalet gånger dessa utsätts för denna påverkan. Sättning vid dynamisk belastning förorsakas således av skjuvtöjningens storlek, vilken är proportionell mot svängningshastigheten, samt hur ofta denna uppstår (antal svängningscykler).

Friktionsjords dynamiska egenskaper

En viktig jorddynamisk parameter är farten med vilken olika vågtyper utbreder sig i undergrunden. Skjuvvågsfarten har störst betydelse med avseende på sättningar. Ett vanligt förekommande missförstånd är att vågfarten är en icke-varierande materialparameter och även många läroböcker anger ”typiska vågfarter” för olika jordarter. Vågfarten och skjuvmodulen påverkas dock av bland annat spänningsvariationen med djupet, materialets porvolym, vattenhalt och vattenmättnadsgraden, jordmaterialets densitet och grundvattenytans läge, Massarsch (1984). Detta förhållande illustreras av figur 2, där skjuvvågsfarten i vattenmättad sand visas som funktion av djupet för olika portal, e. Diagrammet baseras på att grundvattenytan är belägen 1 m under markytan och jordens genomsnittliga totaldensitet γ är 1 800 kg/m³. Det är uppenbart att skjuvvågsfarten ökar med djupet och påverkas kraftigt av portalet e. Exempelvis kan skjuvvågsfarten på 5 m djup variera mellan cirka 160 m/s i löst lagrad sand och 230 m/s i fast lagrad sand. För lösningen av komplicerade frågeställningar rekommenderas att skjuvvågsfarten bestäms i fält med hjälp av seismiska metoder. En ytterligare, för sättningsberäkningen viktig jorddynamisk parameter är skjuvtöjningen, γ. Den kan beräknas enligt nedanstående samband om svängningshastighetens amplitud v och skjuvvågfarten cS är känd Bygg & teknik 1/13

Figur 2: Skjuvvågsfartens djupberoende i sand med varierande portal, e; totaldensitet 1 800 kg/m³; grundvattenytan har antagits ligga 1 m under markytan.

v γ = ––– τS

(1)

I figur 3 visas som exempel resultat från ett seismiskt resonanspelarförsök på medelfast lagrad sand, Massarsch (2000). Skjuvvågsfarten har bestämts som funk-

tion av skjuvtöjningen, i intervallet mellan 0,0002 och 0,15 procent. Vid mycket små töjningar (upp till cirka 0,001 procent) utsätts sanden endast för elastiska deformationer och ingen omlagring av jordpartiklar sker. Vid en skjuvtöjning av omkring 0,01 procent

Figur 3: Skjuvvågsfartens töjningsberoende för medelfast lagrad sand, där tre karakteristiska töjningsnivåer har markerats, (efter Massarsch (2000)). 13

Kan vi lära oss av jordbävningsforskningen?

Jordbävningsproblem är nära besläktade med andra dynamiska frågeställningar, såsom vibrationsproblem från trafik eller anläggningsverksamhet. Om man beaktar skillnaderna i frekvensinnehåll och antalet svängningscykler så kan resultat från jordbävningsforskningen utnyttjas även vid lösningen av andra vibrationsproblem.

Skillnaden mellan dynamiska och statiska jordegenskaper?

Skillnaden mellan jords dynamiska och statiska egenskaper är inte så stor. Exempelvis är belastningshastigheten vid seismiska undersökningar i fält och på laboratorium jämförbar med konventionella geotekniska undersökningar. Förklaringen till skillnaderna är att seismiska försök ofta utsätter jorden för mycket små töjningar, medan statiska försök utsätter jorden för töjningar som är flera storleksordningar större. Om denna effekt beaktas kan resultat från seismiska undersökningar användas även vid lösningen av statiska problem.

Figur 4: Bedömning av sättningsrisken i sand som funktion av svängningshastighet och skjuvvågsfart.

sker i löst och medelfast lagrad friktionsjord en omstrukturering och vid 0,1 procent uppstår en tydlig packning. När töjningsnivån ökas sker uppenbart en gradvis omlagring av jordskelettet och skjuvvågsfarten minskar. I det aktuella exemplet, visat i figur 3, minskade farten från 205 m/s till nära 100 m/s. Minskningen av skjuvvågsfarten är mest utpräglad i friktionsjord (silt, sand och grus) och är betydligt mindre påtaglig i kohesionsjord (lerig silt och lera). Med stöd av denna information och ekvation (1) är det möjligt att beräkna hur svängningshastighetens amplitud påverkar omlagringen av sandpartiklar. Figur 4 visar skjuvtöjningsnivån som funktion av skjuvvågsfarten och svängningshastigheten, Massarsch et al (2000). Tre olika töjningsnivåer indikeras enligt figur 3. Det är således möjligt att med avseende på sättningsrisken ange riktvärden på svängningshastigheten och motsvarande skjuvtöjningsnivåer, förutsatt att jordens skjuvvågsfart är känd, jämför ekvation (1). Enligt figur 3 är det mycket osannolikt att sättningar uppstår om töjningsnivån är av storleksordningen 0,001 procent. Däremot ökar risken när vibrationer framkallar en skjuvtöjning som överstiger 0,01 procent. När svängningshastigheten i en löst lagrad sand överstiger 8 till 10 mm/s (som motsvarar 0,01 procent skjuvtöjning) ökar således risken för sättningar och sättningsskillnader. Stor risk för omlagring av jordpartiklar och därmed sättningar finns om ett sandlager utsätts för en skjuvtöjningsnivå som överstiger 0,1 procent, det vill säga vid en svängningshastighet som överstiger cirka 30 mm/s i löst lagrad sand.

Cyklisk belastning av sand

Figur 5: Typiskt resultat från ett cykliskt skjuvförsök på sand med relativ lagringstäthet (densitetsindex) ID = 60 procent, Stewart et al (2004). 14

Beräkningen av statiska sättningar är osäkra och problemställningen är ännu mer komplex vid dynamisk och cyklisk belastning. Inom jordbävningsforskningen har hittills huvudintresset ägnats åt frågan om jordförvätskning (liquefaction) och därmed sammanhängande stabilitetsproblem. Endast ett fåtal undersökningar har gällt frågan om sättningsproblematiken, Seed & Silver (1971) och Youd (1972). Utgående från dessa undersökningar har Massarsch (2000) beskrivit en metod att beräkna sättningar som kan förorsakas av byggverksamhet. Nyligen har en omfattande studie av sättningar i friktionsjord vid cyklisk belastning rapporterats av Stewart et al (2004). Cykliska laboratorieförsök utfördes på fjorton olika typer av sand. Ett typiskt exempel visas i figur 5. Ett prov med 60 procent relativ lagringstäthet ID (densitetsindex; äldre beteckning Dr) utsattes för 25 belastningscykler med en maximal skjuvtöjning av 0,77 procent och den vertikala kompressionen (sättningen) registrerades. Den största kompressionen inträffar under de första fem till tio svängningscykBygg & teknik 1/13

En lättsam fördjupning Inom geoteknik ligger vi inte bara i den tekniska framkanten utan utvecklar också hela tiden nya arbetsformer. Internt och externt. Och i dag är vi landets snabbast växande rådgivare inom trafik och samhällsutveckling. Hos oss möter du geotekniker som förstår att projektkvalitet lika mycket handlar om att beräkna bärighet som att skapa prestigelösa kundsamarbeten. I både tidiga skeden och under projekteringsfasen – lokalt och globalt. Med säker hand gör vi komplexa stabilitetsutredningar, räknar på markförstärkningar och grundvattenströmningar, utreder sättningsskador och undersöker förorenad mark. Är du intresserad av att gå på djupet med oss? Hör av dig direkt till vårt geoteknikteam på tfn 08-410 95 324 eller gå in på vår hemsida. www.atkins.se

a) Inverkan av skjuvtöjning. b) Inverkan av antalet belastningscykler. Figur 6: Kompression vid cykliskt skjuvförsök av sandprov med 60 procent relativ lagringstäthet, Stewart et al (2004). larna. Efter femton cykler blir den tillkommande sättningen relativt liten. Därför används inom jordbävningsforskningen ofta kompressionen vid femton belastningscykler som referensvärde. εv,N CN = ––––– (2) εv,N=15 där CN är normaliserad kompression, εv,N är kompression efter N belastningscykler och εv,N=15 är kompression efter femton belastningscykler. Resultaten från ett cykliskt skjuvförsök kan fullständigt beskrivas genom två semi-logaritmiska diagram. Figur 6a visar sambandet mellan den cykliska skjuvtöjningen, γc, och den vertikala kompressionen εv,N=15. Det cykliska skjuvtöjningen, γc, motsvarar skjuvtöjningen, γ, i figur 3, och sambandet enligt ekvation (1).

Figur 6b redovisar hur den normaliserade kompressionen, CN påverkas av antalet belastningscykler, N. Lägg märke till att mätresultaten följer ett nästan linjärt samband i det semi-logaritmiska diagrammet och att den normaliserade kompressionen CN = 1 vid femton belastningscykler. Ur figur 6b kan lutningen, R av den normaliserade kompressionen bestämmas enligt följande samband CN = R ln(N) + c (3) där c är en materialparameter. Eftersom CN = 1 vid N = 15 erhålls c från sambandet c = 1 - ln(15) R (4) Således beskrivs en sands CN-N-samband om parametern R är känd. Figur 7 sammanfattar resultaten från 14 undersökta sandprover med en relativ

Figur 7: Sammanfattning av cykliska skjuvförsök på sandprover med relativ lagringstäthet ID = 60 procent, Stewart et al (2004). 16

lagringstäthet ID = 60 procent. Trots en viss spridning av resultaten är sambandet entydigt och bekräftar tidigare försök av Seed & Silver (1972). I Stewarts undersökning nämns också att den vertikala kompressionen på grund av cyklisk belastning i praktiken är lika för torr och helt vattenmättad sand. Inverkan av delvist vattenmättad sand och silt, som också undersöktes, tas inte upp i denna artikel. Av figur 7 framgår att den vertikala kompressionen εv,N=15 är relativt liten upp till en viss skjuvtöjningsnivå men ökar markant när 0,1 procent överskrids. Denna slutsats bekräftas också av sambandet i figur 3. Vid en skjuvtöjning, γc av en procent varierar den vertikala kompressionen (sättningen), εv mellan 0,5 och 2 procent. Figur 8 illustrerar inverkan av den relativa lagringstätheten, ID på sands kom-

Figur 8: Inverkan av relativ lagringstäthet, ID på sandprovers kompression vid ökad cyklisk skjuvtöjning, Stewart et al (2004). Bygg & teknik 1/13

pression som funktion av den cykliska skjuvtöjning, γc. Medelvärdet av den vertikala kompressionen är dubbelt så stor i löst lagrad sand (ID = 45 procent) jämfört med fast lagrad sand (ID = 80 procent). Med stöd av en statistisk analys av provningsresultaten har Stewart et al (2004) visat att medelvärdet av parametern, R = 0,33 med en standardavvikelse σ = 0,04. Med hjälp av ekvation (4) kan värdet på interceptet c beräknas c = 1 - ln(15) 0,33 = 0,106 (5) Om antalet svängningscykler N är känt erhålls värdet CN från följande samband (6) CN = 0,33 l(N) + 0,106 Figur 8 kan sedan användas för att beräkna den vertikala kompressionen (sättningen) εv,N=15 vid femton svängningscykler för olika värden av den relativa lagringstäthet, ID. Den vertikala kompressionen vid N antal svängningscykler kan sedan beräknas enligt följande samband εv,N = εv,N=15 CN (7)

Figur 9: Omvandling av oregelbundet svängningsförlopp till sinussvängning, efter Seed et al (1975).

Omvandling till sinussvängning

Skjuvförsök med med cyklisk belastning i form av sinussvängningar. I verkligheten inträffar dock sällan sinussvängningar eftersom svängningsamplituden varierar som funktion av tiden. Vid analys av jordförvätskningsproblem används därför en metod för att omvandla ett ojämnt svängningsförlopp till sinussvängningar, Seed et al (1975). Som ekvivalent svängningsamplitud väljs 0,65 x Amax, där Amax är den största svängningsamplituden. Maximalvärdet Amax motsvarar tre ekvivalenta svängningscykler, N0,65, jämför figur 9, det vill säga tre svängningscykler vid 0,65 Amax har samma verkan som en svängningscykel vid Amax.

Beräkningsexempel

Figur 10 visar svängningsförloppet som förorsakats av en enskild vibrationsstörning, som kan uppstå till exempel vid pålslagning i löst lagrad sand med en relativ lagringstäthet ID = 0,45 procent. Den maximala svängningshastigheten är Amax = 25 mm/s och den ekvivalenta amplituden, A0,65% = 16 mm/s. Diagrammet i figur 9 används så att antalet svängningscykler som är större än 0,35 procent Amax beräknas och multipliceras med faktorn N0,65. Genom summering erhålls antalet ekvivalenta svängningscykler motsvarande en sinussvängning av 65 procent Amax. Nästa steg är att med stöd av diagrammat i figur 9 beräkna antalet ekvivalenta sinussvängningar, N0,65. För att förtydliga metodens tillämpning visas beräkningsstegen i tabell 2. Antalet ekvivalenta svängningscykler beräknas genom att multiplicera den normaliserade svängningsamplituden, A/Amax, med parametern N0,65 som ger motsvarande antal svängningscykler vid 65 procent av maximalBygg & teknik 1/13

Figur 10: Svängningsdiagram av en vibrationsstörning i löst lagrad sand. amplituden. Beräkningen görs för de positiva och den negativa värden på svängningsamplituden. Sedan beräknas medelvärdet, som i det aktuella fallet ger N = 5 ekvivalenta svängningscykler. I praktiken förekommer sällan endast en enda vibrationsstörning och därför bör inverkan av det totala antalet svängningar användas vid en sättningsanalys. I exemplet antas att det uppstår femton vibra-

tionsstörningar enligt figur 10, som resulterar i 75 ekvivalenta svängningscykler. Den cykliska svängningsamplituden antas vara 25 mm/s, det vill säga maximalvärdet i varje störning. I det aktuella exemplet väljs ett jordlager bestående av 10 m löst lagrad sand där grundvattennivån är 1 m under markytan. Skjuvvågsfarten uppskattas med stöd av figur 2 för ett portal e = 0,7. Sand-

Tabell 2: Beräkning av antalet ekvivalenta sinussvängningar för tidsförloppet enligt figur 10.

byggfrågan

Tack

Författaren vill härmed uttrycka sin tacksamhet till Carl Wersäll och Anders Bodare, GRV AB, för stimulerande diskussioner om jorddynamikens spännande frågeställningar samt för värdefulla synpunkter vid framtagningen av denna artikel. Även Bengt H Fellenius har bidragit med många värdefulla kommentarer.

lagret delas upp i tio skikt. Vid en svängningsamplitud av 25 mm/s erhålls en cyklisk skjuvtöjning som varierar mellan 0,01 procent (på 10 m djup) och 0,02 procent (på 1 m djup). Den beräknade skjuvtöjningen är låg och motsvarar enligt figur 3 tröskelvärdet där en omlagring av sandpartiklar kan uppstå. Figur 7 ger den motsvarande vertikala kompressionen εv,N=015 = 0,1 procent. För det 10 m mäktiga sandlagret blir totalsättningen på grund av vibrationspåverkan s ≈ 1,5 mm. Detta värde är i praktiken försumbart. Om däremot samma vibrationsstörning upprepas vid många tillfällen, till exempel hundra gånger, kan den ackumulerade sättningen förväntas bli betydligt större, till exempel av storlek 10 till 15 cm.

Slutsatser

Med stöd av ovan redovisad analys av sättningar som kan uppstå på grund av vibrationer i friktionsjord kan följande slutsatser dras: ● Vibrationer kan förorsaka sättningar i löst lagrad friktionsjord, till exempel i samband med slagning av pålar eller spont. ● Ur skadesynpunkt är ofta sättningsskillnaden mellan olika delar av grundkonstruktionen av större betydelse än totalsättningen. ● Befintliga vibrationsstandarder gäller endast byggnaders dynamiska respons och tar inte upp inverkan av vibrationer på undergrunden (sättningar i grundkonstruktionen). ● Inom jordbävningsforskningen har nyligen omfattande undersökningar redovisats. Dessa resultat kan också användas för beräkning av sättningar och sättningsskillnader vid vibrationspåverkan i friktionsjord. ● Betydande framsteg har gjorts inom jorddynamiken som möjliggör en bedömning av friktionsjords dynamiska egenskaper, såsom skjuvvågsfarten. Empiriska beräkningsmetoder bör kontrolleras ge-

Lektor Öman frågar… Robert Öman, lektor i byggnadsteknik vid Avdelningen för bygg- och miljöteknik, Akademin för hållbar samhällsoch teknikutveckling (HST), MälarLektor Öman dalens högskola i Västerås, är här igen med en ny byggfråga. Frågans poäng framgår som vanligt, eftersom det säger en hel del om hur utförligt svar som förväntas. Svaret hittar du på sidan 87.

Fråga (8 p) Du har en kamrat, Anders, som bor i en äldre villa. Anders vet att du just har läst en kurs i installationsteknik (frågan kom-

nom fältmätningar, till exempel seismiska undersökningar. ● Den i uppsatsen beskrivna metod för sättningsberäkning ger realistiska resultat som stämmer överens med erfarenhetsvärden. Metoden bedöms vara lämplig för en bedömning av sättningar i friktionsjord. ● Vid risk för vibrationspåverkan på känsliga byggnader eller installationer i löst lagrad friktionsjord bör vibrationsanalyser kontrolleras genom fältmätningar och sättningsövervakning. ■

Litteratur

SIS. (1999). Vibration och stöt – Riktvärden och mätmetod för vibrationer i byggnader orsakade av pålning, spontning, schaktning och packning, Svensk Standard SS 02 52 11, Byggstandardisering BST, ICS 17.60, 7 s. SIS (2011). Vibration och stöt – Riktvärden för sprängningsinducerade vibrationer i byggnader, Svensk Standard SS 4604866:2011, Swedish Standards Institute, utgåva 3. 20 s. Massarsch, K. R. (1984). Vibrationer i jord och berg. Handboken Bygg, Kapitel G 20, Stockholm, s. 517–524. Massarsch, K. R. (2000). Settlements and damage caused by construction-in-

mer från en tentamen i installationsteknik), och nu vill han ha hjälp av dig och dina färska kunskaper. Eftersom Anders är ganska energimedveten så är han ganska noga med att justera sina radiatorer så att innetemperaturen oftast är mellan 20 °C och 21 °C. Han frågar dig: ”Jag brukar vara noga med att försöka hålla ganska konstant innetemperatur. Men även om det är samma innetemperatur, så brukar det kännas kallare inne på vintern än på sommaren. Jag fattar inte varför det kan kännas olika, när innetermometern visar att det är lika. Kan det finnas någon förklaring, eller är det bara jag som inbillar mig?” Ge Anders en fullständig förklaring, som innehåller alla tänkbara delsvar som du kan komma på. Tänk på att Anders inte har läst installationsteknik, och alltså saknar förkunskaper i ämnet. duced vibrations. Proceedings, Intern. Workshop Wave 2000, Bochum, Germany 13–15 December 2000, s. 299–315. Massarsch, K. R., Bodare, A., Lindgren, A. (2000). Vibrationer förorsakade av byggverksamhet, Väg- och Vattenbyggaren, No 1, s. 35-41. Seed, H. B. & Silver, M. L. (1972). Settlements of dry sand during earthquakes. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE, Vol. 98, s. 381–396. Seed, H.B., Idriss, I.M., Makdisi, F. & Banerjee, N. (1975). Representation of irregular stress time histories by equivalent uniform stress series in liquefaction analyses. Report No. UBC/EERC-75/29, Earthquake Engineering Research Center, UC. Berkeley, 40 s. Stewart, J.P, Whang, D.H, Moyneur, M & Duku, P. (2004). Seismic compression of as-compacted fill soils with variable level of fines content and fines plasticity. CUREE Publication No. EDA -05. Consortium of Univerisities for Research in Earthquake Engineering. Richmond, California, 121 s. Youd, T. L. (1972). Compaction of sands by repeated shear straining. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE, Vol. 98, s. 709–725.

SGF:s Markvibrationskommitté

Inom SGF:s Markvibrationskommitté bedrivs forskning, utbildning och information inom jorddynamikområdet. Medlemmarna medverkar vid utvecklingen av nya mätoch analysmetoder. Dessutom anordnas kurser och kommittén initierade Markvibrationsdagen, som numera anordnas tillsammans med de övriga nordiska länderna vartannat år. Nyligen hölls den första Nordiska Markvibrationsdagen i Oslo.

Välkommen till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se Bygg & teknik 1/13

GEOMEK

Stockholms Geomekaniska AB

GM 75 GT till WSP Umeå

Ny Klemm 807-7 med radiostyrning till Norge

Vår verkstad i Västberga

Välj GEOMEK som leverantör!

Vi tar ansvar för de utrustningar vi tillhandahåller och ser till att vi har resurser för snabb service och lagerhåller de flesta reservdelarna.

Med GEOMEK som din partner minimeras stillestånden!

Upplagsvägen 17, 117 43 Stockholm Tel: 08-744 05 00 Fax: 08-744 22 10 www.geomek.com

Fördröjningsmagasin - en säker lösning! Ett kraftigt skyfall kan vara förödande om inte dagvattenhanteringen är genomtänkt och rätt dimensionerad. ViaCon har ett brett utbud av både standardlösningar och specialanpassningar när det gäller hantering av dagvatten. Den traditionella stenkistan ersätts med modernare lösningar som kräver mindre plats men har större kapacitet. Vi tillverkar våra fördröjningsmagasin i plast eller plåt. Utformningen är ÚFYJCFM PDI BOQBTTBT UJMM S½EBOEF förutsättningar. Ring oss Kontakta oss Besök oss Bygg & teknik 1/13

0771-640040 viacon@viacon.se www.viacon.se

Lidköping Gävle Stockholm

Lycksele Kungälv Göteborg

Luleå Eslöv Malmö

Bygg & teknik 1/13

Nu har vi bra koll på hur omgivningen rör på sig vid pålslagning

Artikelförfattare är Anders Kullingsjö och Torbjörn Edstam, Skanska Teknik, Geo och Infra i Göteborg.

Omgivningspåverkan i samband med pålslagning är en företeelse som kan skapa omfattande problem, vilka inte

Erfarenheter från två genomförda projekt avseende omgivningspåverkan som uppkommer i samband med pålning i lera redovisas. Traditionellt har dessa rörelser varit svårprognostiserade, men nyligen avlutade utvecklingsprojekt genomförda av Skanska och SBUF har medfört att prognosernas tillförlitlighet höjts avsevärt.

Figur 1: Fotomontage visande den blivande Partihallsbron. Vid pålning för brostöden vid de blå pilarna uppmättes rörelser i omgivande mark och konstruktioner, bland annat i den befintliga Skäranbron och dess stöd (röda pilar).

sällan leder till långa och svåra diskussioner av ekonomisk art. Bland annat kan massundanträngningen leda till sido-

Figur 2: Uppmätta förskjutning, med antagandet att foten ej förskjuts. Bygg & teknik 1/13

förskjutningar och markhävningar som i sin tur ger rörelsepåverkan på befintliga byggnader och anläggningar. Således är

Figur 3: Korrigerade förskjutningar utifrån inmätning av toppen. 21

till de specifika byggnadstekniska förutsättningarna.

Genomförda utvecklingsprojekt

Figur 4: Aktuellt påldäck vid Knutpunkt Gamlestaden. det önskvärt att kunna prognostisera de förväntade markrörelserna, så att den

tekniska designen kan anpassas med hänsyn till de krav som ställs med hänsyn

Inom ramen för två SBUF-projekt, Edstam (2011) och (2012), har Skanska tidigare studerat några ”enkla” (analytiska) respektive mer ”avancerade” (numeriska) prognosmetoder avseende massundanträngning vid pålslagning. Inom ramen för båda SBUF-projekten, som var kopplade Skanskas byggande av Partihallsbron (se figur 1 på föregående sida), erhölls omfattande och detaljerade mätningar och annan produktionsdokumentation, vilket var en förutsättning för de analyser som senare genomfördes. En slutsats, av stor praktisk betydelse, ifrån SBUF-projekten är att en av de ”enkla” metoderna, tidigare okänd i Sverige, samt de mer ”avancerade” prognosmetoderna är att föredra framför nuvarande svensk praxis (Hellman/Rehnman-metoden). Baserat på erfarenheterna ifrån SBUF-projekten har ett produktionsanpas-

Figur 5: Mätta stödförskjutningar jämfört med beräknade. 22

Bygg & teknik 1/13

sat prognosverktyg tagits fram, vilket på sistone framgångsrikt nyttjats i projekterings- och byggskedet i två pågående Skanskaprojekt i Göteborg, nämligen ”Tennet 2” och ”Knutpunkt Gamlestaden”.

Tennet 2

Vid uppförandet av nytt kontorshus ”Tennet 2” installerades knappt 200 stycken kohersionspålar inom en yta på 35 x 55 m². Pålarna installerades till 52 meters djup och för att minska omgivningspåverkan utfördes proppdragning. Pålningen genomfördes från en avlastad yta inom spont innan schakten togs ut till fullt djup. Närheten till befintliga byggnader ställde krav på begränsad omgivningspåverkan. Inom projektet mättes, förutom rörelser på intilliggande byggnader, hävningen centralt i schakten, markrörelser utanför sponten och horisontalrörelser i spontlinjen. De prognoser som togs fram inför pålningsarbetet utgjorde underlag för kontrollprogrammet och visade god överensstämmelse med faktiska mätningar. Det framtagna prognosverktyget visar tydligt hur proppdragningen påverkar rörelsemönstret, vilket varit till stor nytta vid analyserna av de erhållna spontrörelserna. Exempel på erhållna horisontella rörelser framgår av figur 2 på sidan 21. Aktuell schakt är totalt 4 m och pålningen utfördes efter att cirka 1,5 m schakt tagits ut. Pålningen påbörjades i slutet av september och slutfördes under första halvan av oktober. För att minska omgivningspåverkan drogs proppar i pållägena, ner till cirka nio meters djup. Pålarna knektades cirka 2 m. Utifrån observationer från figur 2 konstaterades att leran tryckts utåt och att inklinometerfoten inte kunde betraktas som fixerad. Utifrån inmätningar av en markpegel i anslutning till inklinometern, räknades deformationerna om (se figur 3). Utifrån detta konstaterades att pålningen bidrar till en horisontell förskjutning, under spontfoten, på cirka 45 mm. Spontfoten var belägen på tolv meters djup. Propparnas inverkan var tydlig för horisontella deformationer i närheten av pålningsområdet. Inverkan av sponten kan möjligen bidraget till att jämna ut horisontaldeformationerna. Den horisontella deformationen inom området där propparna drogs var i storleksordningen 15 mm. De analysmetoder som tagits fram innebar att de uppmätta deformationerna kunde beräknas med god precision vilket medförde att projektet kunde lita på de mätningar som genomfördes.

Knutpunkt Gamlestaden

Inför arbetet med Knutpunkt Gamlestaden konstaterades att den största utmaningen var att inte störa tågtrafiken i direkt anslutning till pålningen för nytt påldäck, se figur 6. Tågtrafiken ut till bland annat Göteborgs hamn går här på en bro, vars stöd förväntades påverkas av massförskjutningarna i samband med pålningen. Redan i anbudsstadiet konstaterades Bygg & teknik 1/13

Figur 6: Pålning i anslutning till järnvägsbro. Foto enligt figur 6

Figur 7: Prognostiserade hävningar i anbudsskedet. Yttre blå linje motsvarar 10 mm, varje isolinje motsvarar 10 mm.

att det skulle bli svårt att innehålla Trafikkontorets krav med det utförande som de föreslagit. Prognostiserade hävningar i anbudsskedet utan beaktande av befintliga pålgrundläggningar redovisas i figur 7. 84 pålar installerades inom en yta på 840 m², se figur 4 för pålplacering inom påldäcket och närheten till befintlig järnväg. Skillnaden gentemot tidigare erfarenheter var att här rörde det sig om stödpålar med en ungefärlig längd på 45 meter. Pålning ner i friktionslager ger ytterligare en osäkerhet i hur stor omgivningspåverkan som kan förväntas beroende på lagringstätheten i det underliggande friktionsjordmaterialet. Vid det aktuella projektet har dock ingen särskild hänsyn tagits till detta, men det är fullt möjligt att med framtagna beräkningshjälpmedel beakta såväl ett kontraktant som ett dilatant beteende i underliggande lager. Proppdragning i pållägena, med hjälp av auger-

skruv ned till tretton meters djup, var föreskrivet i handlingarna. Genomförandet av proppdragningen framgår av figur 8 på nästa sida. Utifrån de prognoser som tagits fram i anbudsskedet beslutades det i samråd med Trafikkontoret att utöka proppdragningen och att utforma slagningsordningen på ett sådant sätt att differensrörelsen mellan närliggande befintliga brostöd minimerades. Trots detta pekade prognoserna på att det skulle bli att omöjligt att klara kraven på maximal sidoförskjutning av brostöden på 10 mm. Prognoserna pekade snarare på sidoförskjutningar i storleksordningen 20 mm, vilket motsvarade gränsvärdet för tågstopp med stora ekonomiska konsekvenser som följd. Därför utfördes pålningsarbetet i nära samverkan mellan produktionen och Skanska Teknik, vilket bland annat omfattade kontrollmätningar och efterföljande analys två gånger per dag. 23

Slutsats

Figur 8: ”Proppdragning” med hjälp av 13 m augerskruv i anslutning till brostöd.

Då rörelserna närmade sig gränsvärden genomfördes möten med beställaren där prognosen på rörelsen för den kommande pålningsdagen redovisades. Utifrån dessa avstämningsmöten kunde beslut tas om det var ok att fortsätta pålningen eller om förändringar skulle vidtas. Olika åtgärdsförslag analyserades för att kunna sätta in ”rätt” åtgärder. Det visade sig att prognoserna gällande brons förskjutningar i sidled var nästintill

perfekt, se figur 5. Dessutom kunde brons hävning prognostiseras med god noggrannhet, tack vare tidigare erfarenheter avseende hur effekten av en pålgrundläggning ska beaktas, Edstam & Kullingsjö (2010). Mätpunkt a till h för respektive brostöd redovisar rörelsen på olika positioner på pelarskaften och överbyggnaden. Detta för att verifiera att även gränsvärden avseende vinkeländringar med mera innehölls.

De pålningsinducerade rörelserna kan vid ett flertal situationer dominera rörelserna vid grundläggningsarbeten. Även om pålningen bedrivs inom spont där schakt utförts kommer rörelserna påverka omgivningen och eventuella intilliggande konstruktioner samt anläggningar. Traditionellt har grova metoder använts, och allt för ofta felaktigt mot hur de en gång blivit framtagna, vilket medfört att precisionen på prognoserna varit dålig och att nyttan av exempelvis proppdragning eller pålning från en avschaktad yta överskattats. Som väl är sker även här en utveckling vilket medför att bättre prognoser kan tas fram. Avslutningsvis kan konstateras att den kunskap som Skanska Teknik erhållit i samband med genomförda SBUF-projekt medfört en god förmåga att prognostisera hur omgivningen rör på sig vid pålslagning. ■

Referenser

Edstam, T. (2011). Massundanträngning i samband med pålslagning i lera, SBUF. Edstam, T. (2012). Skäranbrons rörelser vid pålslagning, SBUF. Edstam, T. & Kullingsjö, A. (2010). Ground displacements due to pile driving in Gothenburg clay. Trondheim, Norway, Taylor & Francis, pp. 625–630.

81,7(' %< 285 ',))(5(1&(

ZZZ ZVSJURXS VH

We perform

geotechnical exploration www.obtab.se

Bygg & teknik 1/13

Markvibrationer vid spontning för Karlstad teater En genomgående tendens i dagens byggande är ökade krav på kvalitet, kortare byggtid och minskad omgivningspåverkan. Dessutom går byggandet idag mer och mer mot att vi bygger i redan bebyggda områden, ofta nära befintliga konstruktioner. Pål- och spontdrivning är i dagsläget en av de viktigaste källorna till vibrationer i tätbebyggda områden. Vid pål- eller spontdrivning uppstår vibrationer vid samverkan mellan hammare och påle/spont, varefter vibrationerna sprids vidare genom pålmaterialet. Genom interaktion mellan påle/spont och jord överförs vibrationer till jorden både längs manteln och vid spetsen. Vibrationerna utbreds i jorden som vågor som slutligen når fram till ett potentiellt skadeobjekt, se figur 1. Vibrationsöverföringsprocessen är en viktig del i förståelsen för problemet vibrationer från pål- och spontdrivning i tätbebyggda områden. Den här artikeln är en del i det forsknings- och utvecklingsarbete som bedrivs vid Kungliga Tekniska högskolan, Jordoch Bergmekanik med syfte att öka kunskaperna och förståelsen inom ämnet vib-

Artikelförfattare är Fanny Deckner, NCC/KTH, Märta Lidén, Grontmij, och Staffan Hintze, NCC/KTH, samt Kenneth Viking, Norconsult. Bygg & teknik 1/13

Figur 1: Beskrivning av vibrationsöverföring i samband med pål- eller spontdrivning. rationer i samband med pål- och spontdrivning i tätbebyggda områden. Del av arbetet har tidigare diskuterats bland annat i Deckner et al (2010 och 2012) där fokus varit problemställningen och hur denna ska angripas samt prognostisering av vibrationer. Forskningen finansieras av SBUF, NCC och KTH. Doktorand i projektet är Fanny Deckner, huvudhandledare är Staffan Hintze och biträdande handledare är Kenneth Viking. I den här artikeln beskrivs mätningar och resultat från vibrationsmätningar som

gjordes i samband med en provspontning inför planerad utbyggnad av Karlstad teater. Artikeln syftar till att öka förståelsen för vibrationer i samband med vibrodrivning av spont samt att belysa vilka parametrar som kan vara intressanta att studera vidare. Mer utförliga resultat och analyser är publicerade i Lidén (2012).

Karlstad teater

Karlstad teater ligger intill Klarälven i centrala Karlstad, se figur 2. Teatern och flera av de närliggande byggnaderna är

Figur 2: Placering av Karlstad teater (www.eniro.se).

FOTO: KENNETH VIKING

Figur 3: Kraftaggregat, vibrator och spontmaskin som användes vid provspontningen.

uppförda under slutet av 1800-talet. Teatern är grundlagd direkt på mark utan pålar. Med tanke på teatern och de omkringliggande byggnadernas känslighet var omgivningspåverkan en stor fråga då en utbyggnad av teatern planerades. För att undersöka om vibrodrivning av spont i omedelbar närhet till teatern var möjligt utfördes den 4 maj 2010 en provspontning. Provspontningen utfördes av Hercules Grundläggning och NCC Teknik utförde mätningar och analys av omgivningspåverkan i form av vibrationer i samarbete med Bergsäker.

ringar av lös sand med tunna skikt av gyttja och växtrester, sandlagret har en mäktighet på cirka 8 m. Därunder består

jorden av tunnare lager av silt, sand och lera innan ett mäktigare lerlager tar vid. Lerlagret fortsätter till ett djup av cirka 25

Beslut om utrustning och utförande är viktigt

En viktig uppgift för att minimera vibrationerna var att besluta om lämplig utrustning och lämpligt utförande vid spontinstallationen. Drivutrustningen som användes för provspontningen bestod av en vibrator av typen Dieseko 2316VM. Vibratorn var en frihängande modell med variabel frekvens, som i det här fallet var monterad på gejder. Vibratorn var monterad på en Banutmaskin, som också kan användas för slagning av pålar och spont, se figur 3. Provspontningen utfördes strax väster om teaterbyggnaden där fyra spontprofiler av typ PU12 installerades med ovan beskrivna utrustning. Spontprofilernas drivordning och inbördes placering illustreras i figur 8. Spontprofil nr 0 drevs först och därefter i ordning nr 1, 2 och 3. Sponten drevs till ett djup av 10,5 till 11 m, ner i det första lagret av sand och siltig sand, se figur 4.

Geotekniska förhållanden på platsen

En geoteknisk undersökning utfördes av Sweco 2006, som underlag för projektering av ombyggnaden av Karlstad Teater, Sweco (2006). Figur 4 visar en tolkad jordprofil tillsammans med position av mät- och drivutrustning. Den tolkade jordprofilen består överst av cirka 1,2 m fyllning. Denna bortschaktades inför provspontningen. Under fyllningen består jorden av naturliga avlag26

Figur 4: Tolkad jordprofil tillsammans med läge för mätpunkter och spontmaskin, för läge för sektion C se figur 7. Bygg & teknik 1/13

FOTO: KENNETH VIKING

Figur 5: De treaxiella geofonerna med tillhörande insamlingsboxar, i bakgrunden syns spontlinjen.

m under markytan. Därunder bedöms jorden bestå av morän på berg. Grundvattennivån är tolkad till cirka 3 m under befintlig markyta.

Givare och mätutrustning

Figur 6: Montering av geofonerna gjordes på järnspett i jorden.

Mätutrustningen för vibrationsmätningen i samband med provspontningen tillhandahölls av Bergsäker. Utrustningen bestod av två treaxiella geofoner och en enaxiell geofon. De treaxiella geofonerna mätte i vertikal, transversell och longitudinell riktning medan den enaxiella geofonen endast mätte i vertikal riktning. De treaxiella geofo-

nerna kopplades till en utrustning som registrerade med en frekvens av 750 Hz under ett begränsat tidsintervall på 70 sekunder. Den enaxiella geofonen var kopplad till en utrustning som enbart registrerade maxvärden. Mätdata överfördes via GSM för lagring i en databas. Geofonerna monterades på 0,7 m långa järnspett som slogs ner cirka 0,5 m i jorden. Geofonerna var i sin tur monterade 0,1 m under järnspettets topp, se figur 5 och figur 6. Läget för mätpunkter, drivutrustning och området där fyllningen var bortschaktad visas i figur 7. De treaxiella geofonerna placerades i mätpunkt 1 (mp 1) och mätpunkt 2 (mp 2), på ett avstånd av 3,4 m respektive 7,9 m från spontlinjen. Den enaxiella geofonen i mätpunkt 3 (mp 3) var placerad på ett avstånd av cirka 15 m från spontlinjen. I figur 8 syns en förstoring av mp 1 och mp 2 för att tydliggöra mätriktningarna. Mätningarna av vibrationshastigheten i mp 1 och 2 startade då neddrivningen av spontprofilen startade och fortsatte därefter under 70 sekunder. I samtliga fall varade drivningen av sponten längre än 70 sekunder vilket resulterade i att slutet (i ett fall början) av drivningen inte registrerades. Mätningar utfördes under drivning av spontprofil nr 1, nr 2 och nr 3, se figur 8. För att registrera nedträngningsdjup och drivningshastighet av respektive spontprofil användes en videokamera

Figur 7: Planritning som visar vibrationsmätningarna, mp är lika med mätpunkt, C är karakteristisk sektion.

Figur 8: Förstoring av mätpunkt 1 och 2 som visar mätriktningarna. Bygg & teknik 1/13

FOTO: KENNETH VIKING

Figur 9: Kamera, geofoner och spontlinje.

som dokumenterade hela drivningsprocessen, se figur 9. Spontprofilerna hade djupmarkeringar och utifrån filmen uppskattades nedträngningsdjup och drivningshastighet.

Resultaten visar stora horisontella vibrationer

Det vanligaste sättet att presentera vibrationer är i tidsdomänen, vilket i det här fallet visar hur partikelhastigheten varierar med tiden. Figur 10 och figur 11 redovisar typiska tidshistorier i samband med installation av spontprofil nr 3. I mp 1 har de horisontella vibrationerna en magnitud av cirka 10 mm/s, den transversella komponenten något större än den longitudinella, medan den vertikala komponenten har en magnitud på mindre än 5 mm/s, se figur 10. I mp 2 kan vi istället notera att den vertikala komponenten är större än de horisontella samt något större än i mp 1. De horisontella vibrationerna har här avtagit till långt under 5 mm/s, se figur 11. Formen på kurvorna överensstämmer väl med varandra, med ökning i vibrationsnivåerna vid samma tid i alla riktningar. Resultat från drivning av de andra spontprofilerna visar liknande tendenser, med störst vibrationer i horisontell riktning, i alla fall närmast sponten. Resultat skiljer sig från andra publicerade fältstudier som rapporterar att de vertikala vibrationerna är de dominerande, speciellt vid korta avstånd till sponten, till exempel Viking et al (2000), Ahlquist & Enggren (2006) och Whenham et al (2009). En vanlig relation är att de horisontella vibrationerna är ungefär 30 till 50 procent av de vertikala, Massarsch 2000). Jorden i det aktuella lagret består av lös sand, vilket medger större horisontella rörelser än en fastare jord. Drivutrustningens gripklo håller spontprofilen i li28

vet och inte i det neutrala lagret, vilket leder till att drivkraften appliceras excentriskt, se figur 13. De horisontella rörelserna av spontprofilen från gripklons utformning tillsammans med den lösa jorden är en trolig orsak till de stora horisontella vibrationerna i mp 1. Resultat från drivingen av spontprofil nr 2 vid mp 1 skiljer sig från övriga mätningar, se figur 12. Denna mätning startar

senare än övriga mätningar och registrerar slutet av drivningen. Resultaten visar på stora vibrationer i jämförelse med de andra mätningarna. Partikelhastigheten i den longitudinella riktningen överskrider mätutrustningens gränsvärde på 27 mm/s och uppskattas till 40 mm/s. De maximala vibrationerna uppstår då spontprofilen når ett djup av cirka 11 m. De geotekniska undersökningarna visar på ett fastare jordlager på detta djup, vilket kan vara en förklaring till de höga vibrationsnivåerna. Det är intressant att notera att den vertikala komponenten i det här fallet inte skiljer sig från de andra mätningarna, den visar fortfarande på nivåer under 5 mm/s. Det fastare jordlagret verkar således inte påverka de vertikala vibrationerna i lika hög grad som det påverkar de horisontella vibrationerna. På grund av bland annat sättet att hålla sponten är horisontella vibrationer redan närvarande och då sponten når ett fastare lager kan det tänkas att det ökande spetsmotståndet får spontprofilen att böja ut ännu mer, schematiskt illustrerat i figur 13 på sidan 30.

Slutsatser

De presenterade vibrationsmätningarna visar flera intressanta resultat. De huvudsakliga slutsatserna från den här studien är: ● Mätning och vibrationsanalys ska omfatta samtliga riktningar. Olika faktorer kan orsaka horisontella vibrationer av större magnitud än de vertikala.

Figur 10: Tidshistorier för spontprofil nr 3 i mp 1. Bygg & teknik 1/13

ner kan föras in i sponten på grund av drivutrustningens utformning. En annan utformning av gripklon som istället håller sponten i dess neutrala lager skulle kunna minska de horisontella rörelserna. ● Jordförhållandena påverkar storleken på vibrationerna. Den lösa sanden i Karlstad ger litet motstånd mot horisontella rörelser av sponten och då spontfoten når ett fastare lager ökar storleken på de horisontella vibrationerna. Det är intressant att notera att vibrationen i den vertikala riktningen inte alls påverkas på samma sätt. Markvibrationer inducerade under spont- och påldrivning är en komplex process och det är mycket som fortfarande är okänt och oklart. För att öka förståelse inom området finns behov av fler utökade fältstudier. ■

Referenser

Figur 11: Tidshistorier för spontprofil nr 3 i mp 2. ● Eftersom vibrationen som induceras från vibratorn är i den vertikala riktningen

är uppkomsten av de horisontella vibrationerna intressant. Horisontella vibratio-

Figur 12: Tidshistorier för spontprofil nr 2 i mp 1. Bygg & teknik 1/13

Ahlqvist, A. & Enggren, E. (2006). Impact on Surrounding Environment from Vibro Driven Sheet Piles. Master of Science thesis 06/01, Department of Civil and Architectural Engineering, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden. Deckner, F., Hintze, S. & Viking, K. (2010). Miljöanpassad pål- och spontdrivning i tätbebyggt område. Bygg & teknik, Vol. 102, No. 1, pp. 12–20. Deckner, F., Viking, K. & Hintze, S. (2012). Ground vibrations due to pile and sheet pile driving – prediction models of today. Proceedings of the European Young Geotechnical Engineers Conference, Gothenburg, Sweden, 26–29 August 2012, pp. 107–112. Hintze, S., Liedberg, S., Massarsch, K.R., Hanson, S., Elvhammar, S., Lundahl, B. & Rehnman, S-E. (1997). Omgivningspåverkan vid pål- och spontslagning. Pålkommissionen, rapport nr 95, Stockholm. Lidén, M. (2012). Ground Vibrations due to Vibratory Sheet Pile Driving. Master of Science Thesis 12/06, Division of Soil- and Rock Mechanics, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden. Massarsch, K.R. (2000). Vibratorers användningsmöjligheter vid drivning av pålar och spont. Pålkommissionen rapport 99, Linköping. NCC Teknik (2010). MEMO Utbyggnad teater i Karlstad – omgivningspåverkan, daterat 2010-05-05. Sweco (2006). Geoteknisk undersökning nummer 233.4606, daterat 2010-0502. Viking, K. (2002). Vibro-drivability – a field study of vibratory driven sheet piles in non-cohesive soils. Doktorsavhandling 1002, Avdelningen för jordoch bergmekanik, KTH, Stockholm. Viking, K., Green, J. & Nilsson, C.-O. (2000). Genererade och uppmätta markvibrationer vid vibrodrivning av spont. 29

Bygg & teknik direkt på nätet Årgångarna 2006 till och med 2/2012 av Bygg & teknik finns nu att läsa i fulltext på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se

Figur 13: Illustration visande införandet av excentriska krafter på grund av sättet att hålla sponten samt utböjning på grund av ökat spetsmotstånd i det fastare sandlagret.

Konferenshandlingar för det 13:e Nordiska Geoteknikermötet, Helsingfors, Finland, 5–7 juni 2000, pp. 291–299. Whenham, V., Areias, L., Rocher-Lacoste, F., Vié, D., Bourdouxhe, M-P. & Holeyman, A. (2009). Full scale sheet pile vibro-driving tests. Proceedings of de 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, pp 1354–1357.

Bygg & teknik 1/13

circuscom.se

Våra två senaste projekt handlar om oss! Vi lägger grunden till allt från broar som förenar nationer och moderna hus där människor kan leva gott, till hamnar där företag kan lossa sin last. Vi stabiliserar kajer så att nya stadsdelar kan växa fram, förlänger livslängden på äldre hus genom grundförstärkande åtgärder och vi gör mycket, mycket annat.

Vi lägger grunden

för framgångsri ka byggprojekt

Läs mer om hur vi tänker och arbetar i våra två senaste projekt Ny broschyr och ny hemsida. Du når dem båda via skanska.se/grundlaggning. Kom ihåg! Låt oss vara med från start – så kommer alla fram i tid.

skanska.se/grundlaggning

Bygg & teknik 1/13

Vibrovältar och jorddynamik – mot effektivare packning Packning är den vanligaste jordförstärkningsmetoden och används i stort sett i alla byggprojekt. Ökande byggkostnader och striktare utsläppskrav gör att det finns ett behov av att effektivisera packningsprocessen. I ett doktorandprojekt vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH) studeras hur jordpackning med vibrovält kan bli mer effektivt genom att ta hänsyn till samspelet mellan vält och jord samt vältens och jordens dynamiska egenskaper. Projektet finansieras av Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond (SBUF), Dynapac, Peab och KTH och utförs som ett samarbete mellan KTH, Dynapac och Peab. Användandet av vibrovältar som packningsutrustning för bankar och fyllningar är väletablerat sedan många årtionden (figur 1) och Sverige har spelat en stor roll i utvecklingen av vältar och kontrollsystem. Genom ett nära samarbete mellan forskare, tillverkare och entreprenörer utvecklades ny teknik som snabbt fick tilllämpning i branschen. Ett exempel är yttäckande packningskontroll (YPK), som började utvecklas i Sverige på 1970-talet, Thurner & Sandström (1980) och Forssblad (1980), och idag har blivit mer eller mindre standard, både i Sverige och utomlands. YPK revolutionerade branschen och har kommit att bli en oumbärlig del

av packningsprocessen. Det första systemet var Geodynamiks Compactometer, följt av Bomags Terrameter och därefter har olika tillverkare under åren lanserat nya system. Gemensamt för alla är att de bygger på vibrationsmätningar på välten och på antagandet att vält-jordsystemet kan modelleras som ett massa-fjäderdämparesystem. Genom att analysera den dynamiska responsen av underlaget fås ett så kallat vältmätarvärde, som är mått på underlagets styvhet. System innefattar också ofta positionering med GPS och på så sätt kopplas vältens läge ihop med vältmätarvärdet och styvheten kan illustreras över hela ytan. Under 2000-talet har så kallad intelligent packning börjat tilllämpas då parametrar på välten automatiskt justeras utifrån vibrationsmätningar för att uppnå ett jämnt packningsresultat. Sedan 1970-talet har den huvudsakliga forskningen inom ytpackning behandlat just packningskontroll och intelligent packning. Under senare år har striktare miljökrav resulterat i mer bränsleeffektiva dieselmotorer med lägre utsläpp. Samtidigt har vältarna blivit större, vilket har ökat packningseffektiviteten men också framtvingat mer avancerade lösningar för motorer. Andra utmaningar för välttillverkare har rört utveckling av förarkomfort, kontrollsystem och säkerhet. Dagens vältar är betydligt säkrare, bekvämare och miljövänliga än för tio till tjugo år sedan. Utvecklingsarbete har skett hos tillverkare, vilket har resulterat i maskinutveckling och rekommendationer avseende lämplig packningsutrustning för olika situationer. Som

Artikelförfattare är Carl Wersäll, KTH Jord- och Bergmekanik, Ingmar Nordfelt, Dynapac, och Stefan Larsson, KTH Jord- och Bergmekanik, Stockholm.

exempel har Dynapac i sin försöksanläggning i Karlskrona empiriskt tagit fram riktlinjer för val av maskin genom databasen CompBase. Dock finns kunskapsluckor avseende fundamentala parametrar och hur de påverkar packningen av jordmaterialet. I syfte att återuppbygga det samarbete som fanns mellan forskare och olika intressenter i branschen och att undersöka olika parametrars inverkan på packningsresultatet initierades ett doktorandprojekt vid KTH, Avdelningen för Jord- och Bergmekanik, i början av 2011. Projektet finansieras av Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond (SBUF), Dynapac, Peab och KTH. Projektet bygger på gedigen er-

Figur 1: Dynapac CA6000 vibrovält med enkelvals för jordpackning. Bygg & teknik 1/13

farenhet från välttillverkare och syftar främst till att undersöka inverkan av tre nyckelparametrar: ● Vibrationsfrekvens ● Vibrationsamplitud ● Undergrundens styvhet. Genom att kombinera småskaleförsök i laboratorium med fullskaleförsök fås resultat från både kontrollerade och verkliga förhållanden som kan få snabb spridning i branschen genom det nära samarbetet med industrin. Sedan projektet startade 2011 har omfattande småskaleförsök utförts som visar på ett starkt samband mellan resonansfrekvens och packning. Ytterligare småskaleförsök planeras för att få större förståelse för detta samband samt att undersöka inverkan av övriga parametrar. Slutligen kommer fullskaleförsök utföras för att studera hur dessa koncept kan implementeras under verkliga förhållanden.

optimalt att packa vid någon annan frekvens.

Vibrationsamplitud

Vibrationer mäts i förskjutning, svängningshastighet eller acceleration, beroende på tillämpning. Anledningen till att flera mått används är att olika typer av dynamiska påfrestningar och analyser beror av olika parametrar. Till exempel brukar svängningshastighet vara avgörande för skador på byggnader och acceleration anses styrande för människors uppfattning av vibrationer. Även vilken typ av vibrationsgivare som används kan påverka valet. Accelerometrar mäter acceleration och geofoner mäter svängningshastighet. Det går att konvertera mellan de olika mätstorheterna genom derivering och integrering, men det kan innebära vissa numeriska problem och den storhet

se Richart et al (1970). Om jordmaterialet antas ha densiteten 1 800 kg/m³, Poissons tal 0,30 och skjuvmodulen 40 MPa samt välten ha en valsmodulvikt av 8 000 kg och en anliggningsyta mellan valsen och jorden på 0,50 m² fås förskjutning, svängningshastighet och acceleration enligt figur 2 (observera semilogaritmisk skala). Amplituden är normaliserad med maxvärdet vid resonans för respektive parameter. Resonansfrekvensen är cirka 17 Hz. När frekvensen ökas väl över resonansfrekvensen konvergerar förskjutningen mot ett konstant värde medan svängningshastigheten ökar linjärt och accelerationen ökar kvadratiskt med frekvensen. När frekvensen minskas under resonansvärdet avtar accelerationen snabbare än de övriga parametrarna. Hur amplituden varierar med frekvensen beror alltså på vilket mått på amplitud man väljer att analysera.

Packningsfrekvens

Under 1950-, 60- och 70-talen bedrevs intensiv forskning för att finna bästa packningsförfarande. Vissa parametrars inflytande på resultatet har dock inte undersökts sedan dess. En sådan är vibrationsfrekvensen. Det diskuterades om den optimala packningsfrekvensen låg under, över eller nära resonansfrekvensen för vält-jordsystemet. Vissa försök gjordes, men svårigheter i dåtidens mätsystem och bristen på frekvensvariabla vibratorer gjorde att inga säkra slutsatser kunde dras. Vältar har normalt en fast vibrationsfrekvens, alternativt ställbar mellan två lägen. En litteraturgenomgång har visat att väldigt få har studerat packning med vibrovält experimentellt och att ingen har undersökt frekvensens inverkan på packningsresultatet sedan 1960-talet. De mest omfattande försöken utfördes av Bernhard (1952) och Converse (1953) och båda fann att packningen är mycket mer effektiv vid systemets resonansfrekvens. Försöken utfördes dock inte med vält, utan med vibrerande platta. Dessutom var utrustningen och mätsystemen primitiva och skulle inte uppfylla dagens krav på noggrannhet. Det är möjligt att packningen kan effektiviseras om resonans i systemet kan utnyttjas. Detta samband har utnyttjats i flertalet projekt för att uppnå bättre djuppackning av naturliga fyllningar, så kallad resonanspackning. Den praktiska användningen av resonanspackning och dess inverkan på den packade jordens egenskaper sammanfattas av Massarsch & Fellenius (2002). För vältar är det dock sannolikt att maximal resonans skulle orsaka alltför kaotiska vältrörelser för att kunna erhålla en kontrollerad och effektiv process. Att däremot ligga nära resonansfrekvensen skulle kunna ge en förstärkning utan att påverka resten av systemet i för stor utsträckning. Det är även möjligt att det i projektet framkommer att det är Bygg & teknik 1/13

Figur 2: Beräknad förskjutning, svängningshastighet och acceleration vid belastning med roterande excentermassa.

som mäts direkt av givaren är därför lättast att analysera. Det råder idag oklarhet om vilket mått på vibrationsamplitud som är styrande för packningen. Förskjutningsamplitud anses av många vara den viktigaste parametern. I detta projekt undersöks om istället svängningshastigheten har ett större inflytande. Svängningshastighet är proportionell mot skjuvtöjning, vilket är avgörande för att uppnå omlagring av partiklar, det vill säga att de förflyttar sig relativt varandra. Den är även proportionell mot effekt, det vill säga energi per tidsenhet, vilket betyder att den vibrationseffekt som packningsutrustningen producerar beror på svängningshastigheten. Amplituderna vid olika frekvenser kan uppskattas med hjälp av uttryck för vibrerande maskinfundament som tar hänsyn till interaktionen mellan vibrator och jord,

Flera studier har visat att packningen är som mest effektiv när accelerationen överstiger 1 g, D’Appolonia et al (1969), Dobry & Whitman (1973), vilket betyder att packningsutrustningen lyfter från marken i varje cykel. Om excentermomentet antas vara 7 kgm, vanligt för en medelstor vält, fås accelerationen enligt figur 3 på nästa sida. Frekvensen bör, i det här fallet, vara högre än cirka 13 Hz. Oavsett vilken parameter som är styrande för packningen bör således frekvensen vara tillräckligt hög för att accelerationen ska överstiga 1 g.

Lös undergrund

En annan parameter som kommer att studeras i projektet är undergrundens styvhet, det vill säga det material som underlagrar det som ska packas. Det kan till exempel vara svårt att packa en bank som är place33

Figur 3: Beräknad acceleration för en vält med valsmodulvikt 8 000 kg och excentermoment 7 kgm.

rad på en lös lera. De statiska aspekterna av detta har studerats av Johansson (2001), men det finns även, framförallt två, dynamiska aspekter som kan ha stor inverkan. Den ena är relaterad till vågutbredning. Vibrationsenergin kan lätt förflytta sig från ett styvt material till ett löst. Däremot är det svårt för vibrationerna att fortplantas från ett löst till styvt material, vilket gör att vibrationsenergin kan ”fastna” i det lösa skiktet. Den andra aspekten är att dynamiken i systemet, det vill säga responsen vid olika frekvenser, förändras när någon av systemets styvheter förändras.

nom att vibrationsfrekvensen kontinuerligt förändrades samtidigt som svängningshastigheten på vibratorn hölls konstant. Försöken utfördes genom att plattan exciterades med en konstant hastighetsamplitud medan frekvensen sveptes från låg till hög. Plattan kunde röra sig fritt i den vertikala riktningen. Den vertikala förskjutningen (sättningen) visas i figur 5 för ett försök. I figuren visas även frekvensen, svängningshastigheten på den rörliga delen av vibratorn (Accelerometer 1), svängningshastigheten på vibratorns hölje (Accelero-

meter 2) och den uppmätta kraften ovanför plattan. Signalerna från accelerometrarna integrerades direkt i förstärkarna för att få svängningshastighet. Medan svängningshastigheten på vibratorns rörliga del är konstant uppvisar den andra accelerometern och kraftgivaren tydliga resonansförstärkningar. Samtidigt som resonans inträffar fås en mycket tydlig sättning, vilket kan observeras i signalen från förskjutningsgivaren. En del av sättningen beror på undanträngning av material men en stor del är också packning (volymminskning). Alla 85 försöken, vilka utfördes vid olika amplituder, gav liknande resultat. Det kan således konstateras att det är lättare att packa sanden i den ovan beskriva försöksuppställningen vid resonansfrekvensen, jämfört med högre eller lägre frekvenser. Resultaten indikerar att packning med vibrovält skulle kunna utföras mer effektivt om frekvensen låg nära jord-vältsystemets resonansfrekvens, liksom vid resonanspackning. Konceptet kan dock inte appliceras direkt på packning med vibrovält, utan ytterligare småskaleförsök och framförallt fullskaleförsök måste utföras. Materialet som användes var torr sand. I verkliga projekt används ofta material vid optimal vattenkvot och det måste undersökas om de koncept som gäller för torrt material också gäller vid optimal vattenkvot. Även det statiska-dynamiska lastförhållandet var annorlunda än vid packning med vält. Den dynamiska kraften

Småskaleförsök

För att undersöka frekvensens inflytande på packningsresultatet har 85 småskaleförsök utförts med en elektrisk vibrator monterad på en platta (med diametern 84 mm). Försöksuppställningen visas i figur 4 och försöken beskrivs utförligt i Wersäll & Larsson (2012). Torr sand packades ge-

Figur 4: Småskaleförsök med torr sand. Mätning med accelerometrar, förskjutningsgivare, kraftgivare och geofoner.

Figur 5: Resultat från ett småskaleförsök. En tydlig sättning fås vid resonansfrekvensen. Bygg & teknik 1/13

uppnådde maximalt 70 procent av den statiska vikten av vibratorsystemet medan en vibrovält normalt arbetar med en dynamisk kraft som är högre än den statiska vikten. Välten lyfter således från marken i varje cykel. För att skapa detta lastförhållande är nästa steg i projektet att byta till en vibrator med roterande excentermassor, vilken kommer att ha erforderlig dynamisk kraft. Slutligen begränsas försöken av att vibratorn står still och har en belastningsyta som är cirkulär istället för cylindrisk. Genom att utföra fullskaleförsök med vibrovält kommer konceptet att undersökas under verkliga förhållanden.

Fortsatta försök

Nästa steg i projektet är att göra liknande småskaleförsök med en vibrator som har ett lastförhållande som liknar det för en vält. I skrivande stund är denna utrustning under tillverkning. Två vibratorer med motriktade roterande excentermassor kommer att användas som tillsammans ger enbart en vertikal komponent. Den dynamiska kraften för denna typ av vibrator är högre än den statiska vikten, vilket gör att den kommer att ”hoppa” på underlaget. Detta gäller normalt även för vältar och ger en mer effektiv packning, Muro & Tran (2006). Utrustningen kommer att kunna frekvensstyras. Dock är det inte möjligt att, som vid tidigare försök, hålla svängningshastigheten konstant, utan denna kommer att öka med frekvensen (jämför figur 2). Istället är excentermomentet konstant i varje försök, vilket också gäller för vältar. Momentet kan dock varieras mellan varje försök, vilket betyder att amplituden gradvis kan ökas. Resultaten kommer att visa om effekten av resonansförstärkningen är tillräcklig för att öka packningseffektiviteten eller om det finns en annan optimal frekvens. I dessa försök kommer också andra parametrar att varieras. Vattenkvoten förändras för att undersöka om resultaten blir annorlunda vid optimal vattenkvot. Vidare förändras lagertjockleken. I de inledande försöken packades ett sandskikt med mäktigheten 300 mm medan den

Bygg & teknik 1/13

vibrerande plattan var 84 mm i diameter. Om mäktigheten är större än två och en halv till tre gånger plattdiametern brukar normalt responsen anses vara den som fås av en oändligt halvrymd. Genom att minska lagertjockleken kommer underlagets styvhet att påverka responsen av plattan. En undergrund med låg styvhet (till exempel lera) simuleras genom att byta ut betongen i botten av sandboxen mot cellplast. Dessa parametrars påverkan på packningsresultatet kommer att kunna kvantifieras med en stor mängd försök. Eftersom belastningen liknar den vid packning med vibrovält är steget sedan kort till att utföra fullskaleförsök. Resultaten från försöken ovan kommer att utnyttjas för att planera fullskaleförsök med vibrovält i Dynapacs forskningsanläggning i Karlskrona. I fullskaleförsök är kontrollerbarheten lägre och antalet försök begränsade. Genom omfattande resultat från småskaleförsök kommer det dock att finnas möjlighet att noggrant välja försöksparametrar för att bekräfta de slutsatser som kunnat dras från tidigare försök.

Frekvensvariabla vältar?

I tillverkningsprocessen av vältar måste hänsyn tas till andra aspekter relaterade till frekvens, till exempel resonansförstärkning i maskindelar och vibrationspåverkan på föraren. Om dessa aspekter kan överkommas medan frekvensen tilllåts justeras utifrån rådande förutsättningar är det sannolikt att packningen blir mer effektiv. Det finns två alternativ för att tillämpa frekvensvariabel packning. Det första är att kontinuerligt förändra frekvensen medan packningen sker, utifrån dynamiska mätningar. Detta tillämpas ibland inom djuppackning, benämnt ”resonanspackning”. Det andra alternativet är att ha fortsatt fast frekvens på vältarnas vibratorer, men olika frekvens för olika vältar. Det skulle då vara möjligt att välja en vält som är anpassad för de rådande projektförutsättningarna. Om frekvensen väljs tidigt i tillverkningsprocessen finns det större möjligheter att anpassa resterande maskindelar

för att undvika lokala resonanser och ■ hålla en god förarkomfort.

Referenser

Bernhard, R. K., 1952, Static and dynamic soil compaction, Highway Research Board Proceedings, Vol. 31, pp. 563–592. Converse, F. J., 1953, Compaction of sand at resonant frequency, ASTM Special Technical Publication, No 156, pp. 124–137. D’Appolonia, D. J., Whitman, R. V. & D’Appolonia, E., 1969, Sand Compaction with Vibratory Rollers, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 95, No. 1, pp. 263–284. Dobry, R. & Whitman, R. V., 1973, Compaction of Sand on a Vertically Vibrating Table, ASTM Special Technical Publication, No. 523, pp. 156–170. Forssblad, L., 1980, Compaction Meter on Vibrating Rollers for Improved Compaction Control, Proceedings of International Conference on Compaction, Vol. 2, Paris, pp. 541–546. Johansson, B., 2001, Rockfill pavements on soft subsoil – construction and compaction, Doctoral Thesis, Department of Geotechnical Engineering, Chalmers University of Technology, Göteborg. Massarsch, K. R. & Fellenius, B. H., 2002, Vibratory Compaction of CoarseGrained Soils, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 39, pp. 695–709. Muro, T. & Tran, D. T., 2006, Effects of Vertical Exciting Force of a Tracked Vehicle on the Dynamic Compaction of a High Lifted Decomposed Granite, Journal of Terramechanics, Vol. 43, pp. 365–394. Richart, F. E., Hall, J. R. & Woods, R. D., 1970, Vibrations of Soils and Foundations, Prentice-Hall, 414 p. Thurner, H. & Sandström, A., 1980, A New Device for Instant Compaction Control, International Conference on Compaction, Vol 2, Paris, pp. 611–614. Wersäll, C. & Larsson, S., 2012, Small-Scale Testing of Frequency-Dependent Compaction of Sand using a Vertically Vibrating Plate, Submitted to ASTM Geotechnical Testing Journal.

Aktiv kontroll av vibrationer från Gamla Ullevi Artikeln beskriver ett projekt som Norconsult AB har utfört på uppdrag av Higab i Göteborg. Projektledare för uppdragsgivaren har varit Jan-Åke Johansson. Inom Norconsult har Bengt Askmar varit projektledare och ansvarig för geoteknik. Gunnar Widén har varit handläggare och ansvarig för den dynamiska analysen. I en första utredningsfas gjordes en genomgång av orsaker och möjliga åtgärder att lösa problemet med störande vibrationer från Gamla Ullevi. I etapp 2 tog uppdragsgivaren beslutet att gå vidare med det förslag som till rimliga kostnader hade störst möjlighet att begränsa vibrationerna. Norconsult har i utförandeskedet tagit hjälp av två underkonsulter: Novoscen AB för design av mekani-

ken, och Acticut AB för design av mjuk- och hårdvara för aktiv kontroll samt dess implementering. Inom Acticut AB, har Andreas Sigfridsson (numera Norconsult AB) varit huvudansvarig. Inom Novoscen AB har Ingemar Carlsson varit projekt- och designansvarig och Richard Udiljak ansvarig för konstruktion och upphandlingsunderlag. Higab, som är ett av Göteborgs Stad helägt fastighetsbolag, fick under hösten 2004 i uppdrag av bolagets styrelse att undersöka möjligheten att bygga en ny fotbollsarena i Göteborg. Efter diverse utredningar beslutades att en ny arena skulle byggas på platsen för Gamla Ullevi mitt i centrala Göteborg. Redan från början inleddes samarbete med de tre alliansklubbarna IFK Göteborg, GAIS och ÖIS. Arenan ligger på vibrationskänslig mark. Under en ryktbar rockkonsert 1985

Bild 1: Satellitbild av arenan under uppförande. Lerdjup, markerat stört bostadshus.

Artikelförfattare är Gunnar Widén och Bengt Askmar, Norconsult AB, Göteborg.

med Bruce Springsteen på den närbelägna arenan Nya Ullevi, orsakade den hoppande publiken på planen kraftiga vibrationer såväl inom arenan som i omgivande bebyggelse. Under arbetets gång informerade uppdragsgivaren om att det inte skulle gå att ha konserter på arenan då risken för omgivningspåverkan var för stor. Information om de synkrona hopp som fansen genomför vid vissa tillfällen kom aldrig till uppdragsgivarens kännedom. Detta blev inte känt för Higab förrän i samband med den första hemmamatchen för IFK Göteborg våren 2009.

Bild 2: Lerdjupskurvor och grundläggning av byggnader. Bygg & teknik 1/13

Bild 2 visar de ungefärliga jorddjupen vid arenan och hur byggnaderna är grundlagda i området. Leran är överkonsoliderad med OCR mellan 1,3 till 1,9 avtagande mot djupet. Lerans odränerade skjuvhållfasthet. har utvärderats till 12 kPa på nivån +10, det vill säga strax under fyllnadsjord och torrskorpa. Därunder ökar skjuvhållfastheten med cirka 1,2 kPa per meter, se bild 3.

Arenan och övriga anläggningar

Nivå (m)

Omgivningspåverkan blev stor och det blev kraftiga vibrationer i omkringliggande fastigheter. Higab startade då omgående mätningar av vibrationsnivåerna och höll miljöförvaltningen samt fastighetsrepresentanter informerade om vilka nivåer som uppmättes. Vid mätningar under följande matcher registrerades på nionde våningen horisontella vibrationer om 6,2 mm/s rms-1s vid hoppfrekvensen 2 Hz (2,2 mm/s så kallat vägt komfortvärde enligt SS 460 48 61). Dessa vibrationer jämfördes av Miljö-och Hälsoskyddsförvaltningen med riktvärden enligt SS 460 48 61, som anger ett intervall för ”måttlig störning” med undre/övre gräns 0,4 mm/s/1,0 mm/s vägd vibrationshastighet (rms-1s), så kallat komfortkrav. Det hölls workshops för att finna alternativ till fungerande lösningar. Norconsult AB fick hösten-vintern 2009/2010 i uppdrag att genomföra sin föreslagna lösning, aktiv vibrationsdämpning, på Gamla Ullevi tillsammans med uppdragsgivaren. Higab har under arbetet med åtgärderna blivit ålagda av miljöförvaltningen att se till att vibrationsnivåerna på nionde våningen i omgivande fastigheter inte överstiger en hastighet av 0,4 mm/s RMS. Det får dock överstiga detta värde under en kortare period av maximalt sju sekunder . Systemets insvängningstid är cirka 3 s, men dämpningseffekten till omgivningen får i praktiken en insvängningstid på cirka 7 s. Utöver detta kan vid två matchtillfällen per säsong tillåtas en maximal vibrationshastighet på 1,0 mm/s RMS förutsatt att representanter för omgivande fastigheter är informerade senast två veckor före matchdag.

Bild 3: Sammanställning av lerans odränerade skjuvhållfasthet. Enligt de sonderingar som utförts i läget för arenan varierar lermäktigheten mellan cirka 55 till mer än 80 m med de största djupen längs den västra långsidan, det vill säga mot Trädgårdsföreningen. Mot Rättcentrum minskar sedan jorddjupen brant och berget går i dagen på ett ställe mellan polishuset och Nya Ullevi.

Av bild 2 framgår hur byggnader i närområdet till arenan är grundlagda. Polishuset och de nya byggnaderna inom Rättscentrum Göteborg är samtliga grundlagda med stödpålar eller plintar till berg. I övrigt är de flesta byggnader grundlagda med kohesionspålar, det vill säga pålar som inte är slagna till fast botten utan överför lasten till leran via mantelytan. Entréplanet på arenan har mot huvudgatorna kommersiella lokaler. Den fotbollsanknutna delen börjar en trappa upp med lounger, loger och kiosker, samt stora entréytor till läktarna. Hela konstruktionen är grundlagd på cirka 1 200 stycken kohesionspålar med en längd av 44 meter (lerdjup cirka 55 till 85 meter). Grunden inklusive bärstruktur i söder består av platsgjuten betong. Stommen består av pelare, balkar, HDF-bjälklag, gradängbalkar och gradänger i prefabbetong.

Arenan under byggnad

I bild 1 visas djupet till berggrund eller fasta friktionslager. Den norra ståplatsläktaren är markerad i rött. 150 m norr om läktaren finns ett åtta våningars bostadshus, gulmarkerat, från vilket klagomål på vibrationsstörningar har varit starkast. Man kan på bilden urskilja stommen för norra ståplatsläktaren som är under byggnad. Det finns fyra sektioner, var och en om cirka 100 m² yta och med cirka 360 ståplatser. Det finns även en nedre läktare med totalt cirka 1 000 ståplatser. Det mesta hoppandet sker på övre läktaren.

Geotekniska förhållanden

Området vid Gamla Ullevi är relativt plant med marknivåer mellan cirka +11,5 och + 12,6 m. I söder avgränsas området av Ullevi tennisklubbs inomhushall och utomhusbanor och i öster av Rättscentrum Göteborg. I norr och väster finns Ullevigatan och Parkgatan som delvis ligger på en högre nivå än arenan. Vid arenan finns mäktiga lerlager som ner till cirka 10 m djup är mycket lösa. Bygg & teknik 1/13

Bild 4: Sektion genom norra läktaren, markering av strukturer som för ner de dynamiska hoppkrafterna till grunden. 37

Taket är en stålkonstruktion som består av profilerad plåt på åsar med krökta svetsade I-balkar som primärbalkar. Takbalkarna konsolar ut över läktaren cirka 22 meter och ska ses som en förlängning av gradängbalken och är inspänd via en grundskruvsanslutning. I bild 4 på föregående sida visas sektion genom norra läktaren. Den har dimensionerats för en lägsta egenfrekvens min 5 Hz för läktare som bär publiklast. De konstruktioner som för ner de dynamiska lasterna av hoppande publik till grunden, är markerade med rött.

helt horisontell. Vid jämförelse med vibrationen i byggnadens markplan, kan man se att svängningsformen visar rotationen hos en stelkropp. Byggnaden är mycket styv i horisontell riktning längs med vågutbredningen, mätning vid annat tillfälle visade en lägsta egenfrekvens vid cirka 8 Hz. Tiden för vågutbredningen 150 m från läktaren till bostadshuset kunde ur dessa mätningar uppskattas till cirka 2 s, vilket motsvarar en våghastighet av cirka 75 m/s. Analys av vibrationsprobemen. På basis av mätningar och beräkningar kunde följande slutsatser dras:

Inga tecken på resonant förstärkning av vibrationerna i de bärande konstruktionerna för hoppkrafterna. ● Vågutbredningshastigheten motsvarar en S-våg eller ytvåg hos jord med egenskaper enligt de antagna värdena för de övre 10 m lerlager. ● Inga tecken på resonant förstärkning av vibrationerna i bostadshuset. Inventering av möjliga åtgärder. Ytterligare FEM-analyser gjordes för att uppskatta effekterna av olika åtgärdsförslag. Dessa utfördes i samarbete med Etteplan Tech AB. En modell gjordes för ●

Bild 5: Pålplan vid norra läktaren, markering av lägen för läktarsektioner och pelare. Bild 5 visar pålar och pålplintar under norra läktaren. De röda markeringarna visar de strukturer som bär de dynamiska lasterna av hoppande publik, jämför bild 4. Totalt 120 pålar bär plintarna som utgör fundament för dessa strukturer.

Residential building 9th floor, and facade at ground level, sampled displacement data (mm)

Uppdrag 1: Finns det en realistisk lösning på vibrationsproblemen?

I september 2009 uppdrog Higab åt Norconsult AB att utreda orsaker till vibrationsproblemen samt möjliga åtgärder för att minska störningarna. Eftersom ämnet för denna artikel är det aktiva systemet för vibrationskontroll, ges här endast en summarisk sammanfattning av det första uppdraget. Synkroniserade vibrationsmätningar. För att få mer kunskap om alstringen, utbredningen av och responsen på vibrationerna, krävdes synkroniserade vibrationsmätningar inom arenan och i omgivningen, under pågående match. Sådana mätningar utfördes av Müller-BBM Scandinavia AB, under ett derby i oktober 2009 med utsåld ståplatsläktare. Vibrationsamplituden i markplanet var typiskt 6 mm/s rms-1s vertikalt. Mitt på gradängbalken var motsvarande amplitud 15 mm/s. Detta gäller hoppfrekvensen 2 Hz, vars amplitud utgjorde cirka 70 procent av den totala hastighetsamplituden. I de registrerade vibrationerna i bostadshuset (150 m norr om läktaren) var grundtonen 2 Hz än mer dominant. Som visas i bild 6, är vibrationen på vindsplan 9 nästan 38

Bild 6: Uppmätt dynamisk rörelse i bostadshus, vid hoppfrekvensen 2 Hz. Bygg & teknik 1/13

Nyhet! AvaTrace M60

Enkel fälthantering En knapptryckning räcker.

Längre drifttid Batteridrift i upp till 150 dagar.

Kostnadseffektiv Enkel hantering och lång drifttid ger ökad lönsamhet.

Avläsning via webb AvaNet ger full kontroll via internet/GPRS.

AvaTrace – Vibrationsdata från sprängning, pålning, packning, komfort och luftstöt

Enklare mätning per automatik – överlägsen projektekonomi med nya AvaTrace M60 AvaTrace M60 mäter både toppvärden och kurvförlopp med minimal hantering. Upp till 150 dagars drifttid gör det möjligt att driva betydligt fler projekt samtidigt. Effektivt arbete, lång drifttid och ökad driftsäkerhet gör AvaTrace M60 till marknadens absolut mest lönsamma vibrationsinstrument.

AvaNet – total kontroll via webben En helt webbaserad tjänst som gör det möjligt att styra och läsa av instrumenten från vilken dator som helst. Inga program behöver laddas ned eller installeras. All datainsamling, analys och lagring finns på samma plats. t Rapporter t Analys t Fjärrinställningar t Larm via e-mail eller sms Vi erbjuder även instrument som mäter geoteknisk data som:

AvaNet – Det öppna systemet där du läser av, analyserar och bearbetar data på webben.

Grundvattennivå, portryck, konduktivitet, turbiditet, inklination, flöde, temperatur, pH-värde och mycket mer.

Penttech AB Vädursgatan 6 412 50 Göteborg

Telefon: 031-760 12 40 penttech.com

Vad gäller erforderlig motkraft, så fanns det i litteraturen vitt spridda uppgifter om hoppkrafter, för enskilda personer och för inflytandet på hoppkraften av att hoppa i grupp. Efter litteraturstudier och beräkningar av antagen mekanisk modell, antogs att sexton motvikter var och en med en acceleration som resulterade i 50 kN rms vid en sinusformad rörelsekurva med frekvensen 2 Hz, skulle kunna ge tilläcklig motkraft. I en designskiss utgjordes systemet av ett återkopplat kontrollsystem som styr en motor som i sin tur driver en motvikt av tillräcklig tyngd. Bild 7: Plot av beräknad vibrationsintensitet i lergrunden vid simulering av hoppkraft på pålgrund. arenabyggnaden. En andra modell användes för marken i arenans omgivning inkluderande bostadshuset 150 m norr om arenan. I denna senare modell introducerades totalabsorberande randvillkor genom matchning av vågimpedanser med viskösa dämpare i de vertikala begränsningssnitten. Beräkningar i den senare modellen indikerar en koncentration av vibrationsenergi inom ett lager mellan djupen 10 och 20 m, som visas i bild 7. Varken i FEM-analysen eller mätresultaten syns någon effekt av den grunda kana-

len (Fattighusån) mellan arenan och det aktuella bostadshuset. Utredningen ledde fram till en enda framkomlig väg att uppnå erforderlig dämpning (cirka 80 procent) av vibrationerna: att minska inmatningen av vibrationskrafter till arenans grundläggning. Förslag på lösning: ett system för aktiv vibrationskontroll. Av ett sådant system skulle krävas en harmonisk kraft med frekvens 2 Hz (varierande inom 1,9 till 2,3 Hz) arbetande i motfas till den dynamiska lasten av den hoppande publiken.

Exempel på förkastade åtgärdsförslag med korta kommentarer

Mjuka mattor att hoppa på. Stegljud dämpas effektivt av mjuka golvbeläggningar. Detta fungerar dock inte i praktiken för låga frekvenser. Resonansfrekvensen för ett enkelt massa/fjäder-system (kroppsvikt/elasticitet i golvbeläggningen) skulle behöva maximeras till 1Hz. Detta medför att kompressionen av golvbeläggningen på grund av publikens egenvikt, skulle vara minst 25 cm. I obelastat tillstånd skulle golvbeläggningen behöva vara minst 1 m tjock! Uppstyvning av arenastrukturen. Eftersom en del av problemet utgörs av att publiken hoppar i takt, därmed i samma fas över hela grundläggningsytan (hjälpta

Spränga? Ta med oss från start. METRON erbjuder riskanalys, besiktning, vibrationsövervakning och skadeutredning. Som tekniska konsulter har vi även kompetens inom sprängteknik, miljökonsekvensbeskrivning samt trafik- och industrivibrationer. Med fokus på vibrationer mäter vi för att veta. Och för att kunna visa.

Analys Prognos Mätning Uppföljning GÖTEBORG I FALUN I SUNDSVALL

www.metron.se 40

Bygg & teknik 1/13

därtill av trumslagare), så skulle detta inte förändra kraftinmatningen till lergrunden. Passiva vibrationsdämpare (dynamisk vibrationsabsorbator). Med ett antagande om 50 kN rms harmonisk last på varje pelare under gradängbalk, och ett Q-värde cirka 10 för den dynamiska absorbatorn, skulle erforderlig avfjädrad vikt i absorbatorn behöva uppgå till tiotals ton, hängande mitt under varje gradängbalk. Ett av flera skäl att utesluta denna möjlighet. Grundläggning av läktaren på sänkbrunnar till berg. Det är mycket tekniskt avancerat, om ens möjligt, att utföra sänkbrunnar till minst 80 m djup. Delar av arenan skulle behöva rivas och återuppbyggas. Oöverstigliga kostnader. Pålskärm mellan arenan och bostadshuset. Precis som för bullerskärmar, så skulle effekten hos en sådan skärm vara en funktion av höjd ( i detta fall djup) och våglängd. Dessutom krävs stor missanpassning i impedanser i gränssnittet lera/skärm. Simuleringar i FEM visar mycket osäker effekt, till mycket stora kostnader. Och många fler…

Uppdrag 2: Implementeringen av ett system för aktiv vibrationsdämpning

I december 2009 fick Norconsult i uppdrag av Higab att utveckla och implementera ett system för aktiv vibrationsdämpning för norra läktaren i Gamla Ullevi. För att genomföra detta, bildades en konsultgrupp bestående av: ● Norconsult AB, huvudkonsult med övergripande ansvar samt speciellt ansvarig för erforderliga krav på systemets dynamiska prestanda. ● Novoscen AB, underkonsult med ansvar för utveckling och konstruktion av det mekaniska systemet. ● Acticut AB, underkonsult med ansvar för styrning av det aktiva kontrollsystemet. Den något optimistiska målsättningen var att systemet skulle vara i bruk vid fotbollsallsvenskans start efter sommaruppehållet 2010.

Bild 8: Aktuator monterad på pelare, motorn ej monterad.

tor. Detta system har en resonansfrekvens på 0,2 Hz. Den negativa effekten av gasfjädern på den reaktiva masskraften begränsas till mindre än en procent. Avfjädringen innebär en kraftig reducering av de mekaniska påkänningarna i systemet. Det mekaniska systemet levererades av Industrihydraulik AB. Se bild 8. Motorsystem. Motorsystemet levererades av Moog AB och Scanhydraul AB. Det utgörs av servomotor Moog Motordrive med en slaglängd av maximum ±150. Servomotorn är kopplad till en SKF Rullskruv, vilken vid motorvarvtalet 2 600 rpm ger vikten en hastighet av 1 m/s. Sensorer och kontrollsystem. Systemet utvecklades och levererades av Acticut AB. Ursprungligen planerades ett återkopplat system. När detta testades visade sig återkopplingssignalen vara alltför kontaminerad av störningar, delvis be-

roende på högfrekventa vibrationer genererade av mekanik och motor. Alltför stark filtrering av signalen, för att få bort störningarna, skulle medföra ökade fördröjningar i systemet och därmed sämre prestanda. Med mer tid för utveckling och provning, skulle dessa svårigheter säkert ha kunnat bemästrats. I stället ändrades konceptet till ett proportionellt kontrollsystem. Vibrationer med hoppfrekvensen, är i de bärande balkarna bestämd av dessas styvhet, eftersom hoppfrekvensen är betydligt lägre än balkarnas lägsta egenfrekvens. Genom dubbelintegrering av accelerationssignalerna från givare på balkarna, erhålls en signal direkt proportionell mot balkens utböjning och därmed hoppkraften på balken. Efter kalibrering av systemet, beaktande den uppmätta

Aktivt kontrollerade motkrafter

Krav på systemet. Som redovisats ovan, ska systemet utgöras av sexton enheter var och en med kapacitet att leverera 70 kN peak sinusformad kraft inom frekvensområdet 1,9 till 2,3 Hz. Mekaniskt system, motvikter. Begränsningar i utrymme och tillgänglig elkraft, ledde snart till att de första tankarna på ett helhydrauliskt system övergavs. I stället utvecklade Novoscen ett system av sexton stycken seismiska fyratons motvikter, var och en driven av en elektrisk servomotor, medelst rullskruv. Den mycket korta utvecklingstiden på tre månader förtjänar att framhållas. För att erhålla seismiska massor, vilar varje motvikt på en hydraulcylinder, vars oljevolym är kopplad till en gasackumulaBygg & teknik 1/13

Bild 9: Användargränssnittet i centraldatorn, skärmdump.

eftergivligheten i pelarstöden, erhålls input till kontrollalgoritmen. Information om amplitud, frekvens och fas plockas ut och en ny signal konstrueras med hänsyn till tidsförseningar i det totala systemet. Denna ”rena” sinussignal skickas sedan som ett börvärde till aktuatorn. De åtta stycken lokala datorerna styr vardera två stycken aktuatorer, genom dels den analoga börvärdessignalen och dels genom ett antal digitala signaler för att starta och stoppa samt få informationen om eventuella fel. Informationen skickas sedan i en slinga till en central dator som i sin tur kommunicerar med samtliga lokala datorer. Informationen presenteras och loggas på den centrala datorn samtidigt som det är från den centrala datorn som man styr hela systemet. Bild 9 på föregående sida visar användargränssnittet i centraldatorn. Systemets prestanda. Under hösten 2012 sker slutlig finjustering av systemet. Målet är att uppnå motkraft är lika med hoppkraft ±10 procent, och fasvridning inom ±10 grader, med en maximal kraft av peak 70 kN vid 2 Hz. Dessa prestanda ska resultera i minst 80 procent reducering av hoppkraften. Fram till november 2012 har amplituderna hos aktuatorerna varit begränsade till max 1 G peak acceleration (40 kN peak vid 2 Hz), beroende på instabiliteter i servomotorernas elektroniska styrning vid högre amplituder. Med aktuatorerna installerade, har dessa kunnat användas som shakers för mätning av överföringsfunktioner mellan bostadshuset och aktuatorerna. Se bild 10. Resultaten tyder på: ● Möjlig förstärkning av interferens i vågutbredningen mellan arena och bostadshuset vid cirka 2 Hz ● Möjlig resonant förstärkning i läktarens grundläggning vid cirka 2,3 Hz. På underlag av kombinationen av loggade data och reciprociteten hos uppmätta överföringsfunktioner, har det varit möjligt att få fram verkliga hoppkrafter, ”effektiva motkrafter” och deras fördelning över de sexton pelarna med sina aktuatorer. Dessa resultat visar att maximal hoppkraft, för grundtonen i hoppkrafterna, är så hög som 940 N/person. Motsvarande peakvärde för vibrationskraften i pelaren är 90 kN, vilket är nära 30 procent högre än vad systemet har konstruerats för. Det förhåller sig dock så att den maximala kraften under match har visat sig verka på endast två av de åtta paren pelare, med avtagande hoppkrafter längre bort från dessa par. Se bild 11. Orsak till att de uppmätta krafterna är betydligt högre än de förväntade, kan vara bland annat: ● Publiken lyckas med hjälp av trumslagare hoppa extremt väl i takt ● Vid beräkning av hoppkrafter i mekanisk modell, har inte tillräcklig hänsyn kunnat tas till återfjädringen, ”studsen”, i 42

Bild 10: Uppmätta överföringsfunktioner med aktuatorer som shakers.

Bild 11: Hoppkrafter vid hoppfrekvensen 2 Hz, som funktion av läge (gradängbalk) och åskådarantal. hoppen. Detta kan åskådliggöras med att det är mer tröttsamt att göra ett antal enkelhopp med stillastående mellan varje hopp, än att genomföra en serie studshopp med samma antal hopp och hopphöjd.

Avslutande kommentar

Vi är många som har lärt oss mycket av att delta i detta unika och i mångas ögon djärva projekt. Idén med kontrollerad rörelse av motvikter är lätt att skissa på ett papper. Att förverkliga den har visat

sig vara svårare. Men tack vare: ● en uppdragsgivare fast besluten att genomdriva ett svårt vibrationsprojekt. ● hängivna konsulter som fått möjlighet att använda all sin tekniska kompetens ● ambitiösa och kunniga leverantörer har det varit möjligt att under förhållandevis kort tid utveckla och ta i bruk ett aktivt vibrationsdämpningssystem, som sannolikt är unikt. … och bollen kan fortsatt spelas på Gamla Ullevi! ■ Bygg & teknik 1/13

Hur påverkar geotekniska borrmetoder omkringliggande jordmaterial? Jämförelse av några borrningsmetoders påverkan via fullskaleförsök i Malmberget Att borra i fyllningsdammar för att installera instrumentering är vanligt både internationellt och i Sverige. Syftet är i regel att uppnå god dammsäkerhet. När de stora dammarna till vattenkraftkraftverken i Sverige uppfördes i huvudsak mellan 1940 och mitten av 1960talet var det vanligt att de instrumenterades för att på detta sätt verifiera de antaganden som gjorts vid projekteringen. Idag bygger vi knappast några större dammar i Sverige. Vi har dock ett allt mera ökande behov av att instrumentera befintliga, åldrande dammar för att dammägarna ska kunna övervaka dem och på så sätt uppnå god dammsäkerhet. Detta blir allt viktigare ju äldre dammarna blir. I Sverige är den dominerande dammtypen fyllningsdammar och i dessa är den vanligaste instrumenteringen som erfordrar borrning installation av grundvattenrör, portrycksmätare och/eller inklinometrar. Syftet med grundvattenrör och portryckmätare är att följa vattentryckets fördelning i tid och rum och därmed kunna avgöra dammens vattenhållande funktion. Inklinometrar syftar till att följa rörelserna i dammarna. Därutöver finns det flera andra typer av instrumentering som kräver att hål borras i konstruktionen för att mätinstrumentet ska kunna installeras. Dessutom kan det förekomma att man har behov av att sondera i en damm för att till exempel identifiera en känd eller misstänkt skada.

Jorden påverkas av borrning

När vi borrar i jord för till exempel installation av instrumentering och/eller sondering kommer jorden närmast borrsträngen

att påverkas. Detta sker i olika grad och beror av komplicerade samband, där jordtyp, stratigrafi, grundvattenförhållanden och borrmetod utgör exempel på de väsentligaste. Många gånger har det ganska liten betydelse att den intilliggande jorden påverkas och ändrar egenskaper eller att ofyllda hålrum bildas till följd av den mekaniska påverkan. I känsliga konstruktionsdelar eller i markområden med sensitiva jordmaterial kan emellertid borrning ha en avgörande betydelse för konstruktionens säkerhet. Detta gäller såväl uttolkningen av genomförda sonderingar som att mätresultat kan påverkas om mätinstrument installeras (till exempel dålig täthet eller anliggning) och därmed finns risk för felmätning och felbedömningar. I exempelvis fyllningsdammar byggda av jord, det vill säga såväl gruvdammar som mera traditionella vattenkraftdammar, utförs normalt geoteknisk borrning mycket sällan i den täta delen av dammkonstruktionen (tätkärnan). I vissa situationer måste dock sondering genomföras även här för att klarlägga konstruktionens beskaffenhet i termer av täthet, fasthet och stratigrafi. Detta sker dock mycket restriktivt. Orsaken till denna restriktivitet är helt enkelt att de hydrauliska egenskaperna i tätkärnan kan påverkas av borrningsåtgärden. Detta kan i sin tur orsaka att uppluckring sker och inre erosion initieras, vilket i en förlängning kan resultera i förödande konsekvenser som dammbrott. Detta blir naturligtvis än viktigare att beakta ju mindre man vet om hur borrningen i sig påverkar det omkringliggande materialet. Installation av grundvattenrör för övervakning av fyllningsdammar görs därför nästan uteslutande genom att grundvattenrören installeras i filtren, som normalt omger tätkärnan. Även vid denna placering kan man ha farhågor rörande effekterna av borrning på det omkringliggande materialet.

Påverkan på jorden av borrning/sondering

Artikelförfattare är Peter Viklander, adjungerad professor, Luleå tekniska universitet (LTU) och WSP, samt Sven Knutsson, professor, Luleå tekniska universitet. Bygg & teknik 1/13

Det finns således ett behov av att försöka kvantifiera och beskriva effekterna av borrningen på jordmaterialet för att skonsamma borrmetoder ska kunna väljas där detta är en viktig faktor för ett bra resultat. En väl spridd uppfattning är att det sker en påverkan på angränsande jord vid borrning, men att det är oklart vilken effekt som verkligen uppstår. Här kan man

nog konstatera att det är mera tro än vetande rörande denna sak. Klart är att påverkan styrs av en mängd faktorer till exempel: ● jordens geotekniska egenskaper; kohesionsjord eller friktionsjord, kornstorleksfördelning med mera ● grundvattensituationen; vattentryck, vattenflöde, gradient etcetera ● hur jordpartiklarna kan omlagras och deras möjligheter att bilda hålrum ● vilka vibrationer som borrutrustningen orsakar; konsekvenserna av detta beror till stor del på den initiella porositeten och om jorden är kontraktant eller dilatant ● vilket spolmedium som nyttjas; vatten eller luft och hur spolmediet interagerar med den jordmassa i vilken borrningen sker ● metod att transportera bort borrkaxet till markytan ● belastningen vid neddrivningen ● etcetera. För att uppnå skonsam borrning är det vidare av stor betydelse att vattentrycket hålls så lågt som möjligt i kontakten med jorden och att spolflödet begränsas. I annat fall kan man vara säker på att omlagringseffekter och uppluckring sker. Kunskapen om hur olika borrmetoder verkligen påverkar en jordvolym, till exempel en fyllningsdamm, finns knappast alls idag. Vad som händer med jordstrukturen och dess geotekniska egenskaper, främst då i området närmast borrkronan, är i stort sett okänt. Det finns dock skäl att tro att olika borr- och sonderingsmetoder i olika grad påverkar angränsande jord.

Fälttester av olika borrmetoder

För att belysa saken och studera inverkan av några olika borrmetoder på omkringliggande jord utfördes under sommaren 2012 ett examensarbete i geoteknik vid Luleå tekniska universitet (LTU). Arbetet var även ett inledande FoU-arbete rörande hur geoteknisk borrning påverkar jorden och dess struktur vid sondering och borrningsarbete. Arbetet genomfördes under perioden april till september 2012 av Jörg Riechers, en tysk utbytesstudent från universitetet i Bochum, Tyskland. Syftet med examensarbetet var att undersöka hur tre olika konventionella borrmetoder påverkar jorden i närheten av borrhålen. Projektet finansierades av medel från SVC (Svenskt Vattenkraft Centrum), Wassara AB, Sweco Infrastructure AB, LTU och LKAB. 43

Detaljer från examensarbetet, som är skrivet på engelska och har titeln Impact of Drilling in Embankment Dams, a comperative study between water powered DTH hammer drilling technology and hydraulic top hammer drills, kan läsas i rapporten som kan laddas ner från http://pure.ltu.se/portal /en/studentthesis/search.html.

Figur 1: Testbanken i Malmberget under uppbyggnad.

På LKAB:s industriområde i Malmberget byggdes en testbank med sammanlagt över 2 000 m³ fyllningsmaterial. Testbanken byggdes av ett filterliknande material från gråbergsupplaget och hade höjden 3,0 m, bredden 20 m och längden 40 m, figur 1. För att renodla undersökningarna i arbetet byggdes testbanken upp av ett sandigt material med lågt vatteninnehåll i form av sex stycken 0,5 m mäktiga lager. Dessa packades med sex överfarter med traktordragen vält. Provtagning med tillhörande laboratorieanalys utfördes för att karaktärisera jordmaterialet och för att bestämma den packade fyllningens fasthet.

Studerade borrmetoder

I testbanken borrades totalt nio stycken 3 m djupa hål med vattenburen borrning med de tre borrmetoderna:

Figur 2: Ett exempel på provgrop och (t h) hur borrning påverkat angränsande jord (fotomontage).

1) W35 DTH hammare från Wassara AB, som är ett nyutvecklat koncept som bygger på ”Lost Hammer Concept”* 2) Topphammarborrning med Symmetrix 3) Topphammarborrning med standard OD. ––––––––––––––––––

* Lost Hammer Concept (LHC) utförs med en borrdiameter som är 43 mm och grundar sig på att borrhammaren integrerats med borrstålet och lämnas på plats i jorden efter borrning. Borrstålet är utformat så att det fungerar som grundvattenrör och kräver ingen särskild montering.

Ett borrhål med respektive metod utfördes lutande (cirka 18 grader från vertikalaxeln) och ett borrhål för metod 2 och 3 utfördes som traditionell installation av grundvattenrör i fyllningsdammar med fyllning av filtersand mellan foderrör och grundvattenrör. Under neddrivningen mättes flera parametrar kontinuerligt vid borriggen, som: borrhastighet, matningskraft, varvtal, spoltryck, spolflöde och tryck på hammaren. För att möjliggöra jämförelser mellan dels de olika borrmetoderna och dels kvantifiera förändringar i den packade fyllningen utfördes viktsondering både före och efter borrning i direkt anslutning till borrhålet och på cirka 0,5 m avstånd från detta. Efter avslutad borrning utfördes en försiktig framschaktning av varje borrhål via en provgrop. På detta sätt kunde jorden närmast borrstålet karaktäriseras visuellt och dokumenteringen skedde med hjälp av fotografering och provtagning, se figur 2.

Resultat

Sammanfattningsvis visar resultat från det genomförda arbetet bland annat att: ● borrning med Symmetrix gav större påverkan på jorden närmast borren än Wassarametoden och toppmatad standard OD-borrning ● jorden kring borren påverkades i en radie på 49 till 72 cm runt borren. Borrning med Wassarametoden uppvisade minst påverkan (49 cm) ● 5 till 20 cm från borren observerades visuellt en strukturell påverkan på jorden. Genom provgropar kunde området kring borren dokumenteras. Wassarametoden visade sig ge minst påverkan, figur 2 ● En tydlig urspolad zon till följd av vattenströmning uppkommer på borrens ovansida vid lutande borrhål ● Uttryckt i neddrivningshastighet var Wassarametoden betydligt snabbare och mindre tidskrävande än de två andra undersökta metoderna Dessutom upptäcktes att: ● det vid viktsondering i denna typ av friktionsjord (gråbergsrester från gruvbrytning) bildades en zon kring borrhålets mantelyta med mycket hårdkompakterad finjord. Vid grävning av provgropar efter borrning visade det sig att vertikala ”jordrör” fanns kvar i fyllningsstrukturen. Kontentan av detta är att hålen står kvar och inte rasar samman efter utförd sondering, vilket innebär att jorden har perforeBygg & teknik 1/13

Figur 3: Borrning av lutande hål…

rats vertikalt. Som en konsekvens av denna observation bör det övervägas att utföra injektering efter sondering i jordfyllningsdammar för att på detta sätt försegla det uppkomna tomrummet

… och installation av ett 30 m långt grundvattenrör enligt LHC.

ett provhål med djupet 30 m, figur 3 borrades med en effektiv borrtid under en timme för installation av en prototyp av ●

ett grundvattenrör i ett sandigt grusigt stenigt material med användande av Wassarametoden. ■

Vi söker geotekniker och geokonstruktörer

GARY AXELSSON AVDELNINGSCHEF PÅ ELUs GEOTEKNIKAVDELNING

VÄLKOMMEN TILL ELU. Här kommer du att delta i flera av landets mest komplexa projekt. Slussen och Arenastaden i Stockholm och Änglagården i Göteborg är exempel där geotekniken är avgörande och därmed en viktigare disciplin än någonsin. På ELU finns landets främsta konstruktörer inom bygg-, anläggningsoch geoteknikområdet. Vi är 14 geotekniker och geokonstruktörer och jag behöver fler medarbetare som brinner för det här området. Du får arbeta brett och djupt med bland annat geotekniska undersökningar, utredningar och riskanalyser och med förfrågningsunderlag och bygghandlingar för alla typer av geokonstruktioner och markförstärkningar. Kontakta mig. Jag finns på 08-5800 91 70. Du kan även maila din CV till jobb@elu.se.

GARY AXELSSON Avdelningschef på ELUs geoteknikavdelning ELU är en av landets ledande konstruktörer inom bygg-, anläggnings- och geoteknikområdet med 160 medarbetare och kontor i Göteborg, Helsingborg och Stockholm. www.elu.se

Bygg & teknik 1/13

Livslängd för grundkonstruktioner

Artikelförfattare är Håkan Bredenberg, tekn dr, Bredenberg Teknik AB, Limhamn.

Grundläggning med lång livslängd – mer än 4 500 år. (Keops pyramid, Giza.)

tionsutformningen. Det blir exempelvis fråga om ganska olikartade konstruk-

tionsval om en grundkonstruktion ska förutsättas bli kompletterad och för-

Fint där däruppe, men hur ser det ut därnere? (Rosenbad, Stockholm.)

FOTO: WIKIPEDIA

Vad är livslängd? Det ligger kanske nära till hands att uppfatta livslängden för en grundläggningskonstruktion på ett sätt analogt med motsvarande begrepp för ett biologiskt objekt som föds, lever och dör. När döden inträffar upphör så har livslängden uppnåtts. Men när dör egentligen en grundkonstruktion? Är det när den kollapsar så att byggnadsverket placerat på grundläggningen förstörs, eller är det när bärförmågan minskat till ett i något regelverk föreskrivet normerat värde? Eller gäller som bortre gräns för livslängden något annat kriterium, exempelvis att armeringen i en armerad betongkonstruktion börjar rosta? I många fall torde ett villkor relaterat till en norm vara styrande. För många byggnadsobjekt föreskrivs viss livslängsklass, till exempel L100, och kravet kan då vara att grundläggningskonstruktionen under en motsvarande ”teknisk livslängd”, till exempel 120 år, ska uppfylla regelkrav beträffande utnyttjandegrad av materialhållfasthet, säkerhetsmarginaler beträffande stabilitet och vissa andra funktionskrav. Vad som förutsätts ske när livslängden uppnåtts brukar sällan eller aldrig ingå i konstruktionsförutsättningarna, fastän det också är en viktig fråga som rimligtvis borde påverka konstruk-

FOTO: WIKIPEDIA

Vid utformning av grundläggningskonstruktioner läggs i allmänhet stor vikt vid undersökning av geotekniska förhållanden, utförandefrågor och produktionsrelaterade förutsättningar. Den mycket viktiga aspekten livslängd beaktas dock för det mesta schablonmässigt, eller inte alls. Detta är anmärkningsvärt eftersom den funktionstid som ska förutsättas är av mycket stor betydelse för teknik och ekonomi för en grundläggningskonstruktion. Särskilt för förvaltare och finansiärer.

Bygg & teknik 1/13

stärkt istället för helt ersatt när livslängden är tillända.

Riva eller bygga nytt?

Vid många projekt som innebär om- eller tillbyggnad i stadskärnor blir sådana frågor ofta aktuella. En befintlig byggnad som ska byggas på med fler våningsplan brukar ha en grundläggning med en viss begränsad kvarvarande livslängd. Ett beslut som måste fattas är då om den befintliga grundläggningen ska förutsätts bidra till den komplettering som utförs, eller om den nya grundläggningen istället ska förutsättas ta upp hela den tillkommande lasten. Väljer man att utnyttja kvarvarande kapacitet hos den befintliga grundläggningen under förutsatt livslängd för den tillbyggda byggnaden och utföra nygrundläggning för resterande lastandel så blir resultatet mindre prislapp än om istället nygrundläggning med kapacitet att ta upp hela lasten från tillbyggnaden, för motsvarande livslängd, utförs. Den lägsta byggkostnaden får man för en nygrundläggning som endast omfattar skillnaden i kapacitet vid byggtillfället. Vid detta uppkommer dock en grundförstärkningskostnad innan livslängden för nybygget och den nya grundläggningen är uppnådd. Eftersom kostnader för ny grundläggning, och särskilt grundförstärkning, under och inne i befintliga byggnader normalt är mycket stora (upp till cirka 25 kkr/m² av projektionsytan på marken), så är uppenbarligen de val som görs i ovan nämnda frågor av stor ekonomiskt betydelse. Närmast berörda är finansiärer och förvaltare. Det är dock anmärkningsvärt att ekonomiska aspekter av val som berör teknisk livslängd inte brukar ägnas något större intresse. En fråga är också vad som ska optimeras – är det den sammanlagda avkastningen under en viss tidsrymd, eller är det vinsten vid försäljning i anslutning till bygginsatserna? Huruvida val av tekniklösning grundas på ekonomisk avkastning på lång eller kort sikt, kan resultera i ganska skilda konstruktionsutformningar och byggkostnader.

Olika parter och kriterier

Utöver önskemål och krav från finansiärer och förvaltare så finns förstås andra intressen. Entreprenörer har, i varje fall teoretiskt, ett stort intresse av för dem lönsam kvalitetsnivå, vilket kan översättas som optimal ersättning för utförandet och därtill inte för lång livslängd. Samma kan antas gälla för inom grundläggning verksamma tillverkare av material och utrustning samt konsulter. Utöver ekonomi finns andra omständigheter som påverkar, exBygg & teknik 1/13

empelvis miljöaspekter. Det är en strävan hos producenter och övriga att minimera omgivningspåverkan, särskilt miljörelaterade faktorer, exempelvis generering av koldioxid. Utförs exempelvis en analys av hela grundläggningsinsatsen, omfattande tillverkning av komponenter, transporter, installation och underhåll med syftet att minimera mängden koldioxid som produceras, kan man komma fram till tekniklösningar som innebär stora avsteg från praxis. Som till exempel att den optimala lösningen är användning av träpålar, istället för pålar av stål eller betong. En iakttagelse är att sådana inom grundläggning miljömässigt optimerade lösningar i allmänhet inte är desamma som är ekonomiskt bäst, in vart fall inte ur finansiärens synvinkel.

Beständighet, prognos

Givet att man bestämt viss dimensionerande livslängd eller funktionstid för ett grundläggningsobjekt, vilka möjligheter finns då att välja en lösning som ger avsett resultat? Att det är svårt att spå, särskilt om framtiden gäller även i hög grad för grundläggningskonstruktioner. Även om man genom långvarigt och förtjänstfullt arbete insamlade fakta om åldringsmekanismer hos olika konstruktionsmaterial så är konstruktionselementens framtida yttre påverkan förstås alltid mer eller mindre osäker. Man har exempelvis lagt ned omfattande insatser på att undersöka hur stål rostar i mark. Resultatet kan sägas ha blivit rekommenderade schablonvärden av storleksordningen cirka 2 till 4 mm ytavrostning per 100 år. Men om en anläggning som genererar elektriska läckströmmar i marken place-

Vad händer med grundläggningen? ILL: THALIABLOGGEN:SE

ras i närheten stålpålar, stag eller liknande, så kan sådana komponenter förvandlas till offeranoder, och på så sätt totalt förintas redan under några årtionden. Det finns även andra faktorer som kan leda till mycket snabb korrosion av stål i jord. Mängden byggnadsobjekt grundlagda på stålpålar, med oskyddad stålyta mot jord, är mycket stor och ökande. Ett annat exempel på grundläggningskonstruktion som kan få avsevärt kortare livslängd än den förutsatta är betongpålar som installerats utan tillräcklig försiktighet, i första hand begränsning av fallhöjden och anslagshastigheten hos hejare. Det var först på 1970-talet som det stod klart att för hög fallhöjd genererade skadliga dragspänningar i betongpålar, genom att sprickor uppstod. Genom dessa sprickor kan vatten och fukt nå armeringsjärnen, vilket medför bortsprängning av täckskiktet (rost har större volym är motsvarande mängd stål), med ytterligare accelererande korrosion som följd, se bild överst på nästa sida. För att ge en uppfattning om tänkbar omfattning av detta problem kan nämnas att det varje år sedan 1960-talet installerats cirka en till två miljoner meter sådana pålar per år… Det kan också nämnas att förståelsen för hur betong ska tillverkas och behandlas för att öka livslängden har ökat successivt de senaste decennierna. Tillståndet hos många befintliga grundläggningar torde därför sammantaget vara mycket sämre än vad som många gånger förutsätts. Detta är ett faktum som alltid bör beaktas när det blir fråga om tillbyggnad eller fastighetsförvärv, exempelvis. Det är sedan lång tid tillbaka känt att trävirke relativt snabbt Korrosion kan gå snabbare än vad schablonvärden anger. Bilden visar ett stag framgrävt cirka 30 år efter ruttnar bort när det hamnar över grundvattenytan, vanligen genom installationen, ursprunglig diameter cirka 30 mm. inträffad landhöjning eller grundBILD: ELU-KONSULT AB 47

vattensänkning. Man ser det som naturligt att så sker och räknar med ersättning av sådan grundläggning på trä som ganska snart efter virkets exponering för luft ofrånkomlig. När det blir frågan om reparation och ersättning av grundläggning på pålar eller plintar av stål eller betong blir man istället vanligen ganska överraskad om ett reparationsbehov manifesterar sig. Det finns ännu inte så många exempel på att man uppnått sådan konstruktioners slut beträffande livslängden att man ser det som något att räkna med mer konkret. Framtiden kommer dock säkert att ändra på detta.

Snabba cash

mark tarvar reduktion motsvarande beräknad utmattningseffekt. Ofta utnyttjas efter installationen sådana pålar för dynamiskt belastade konstruktioner, till exempel järnvägsbroar, med förutsättningen att utmattningssekvensen då ”börjar om”. Till pålarnas försvar ska sägas att man försöker ta hänsyn till inverkan av installationen genom viss, schablonmässig, reduktion av materialhållfastheten när dimensioneringen sker. Rekommendationerna är emellertid relativt fyrkantiga och tar knappast hänsyn till den omilda inverkan drivningen i många fall kan ha. Motsvarande minskning av livslängden brukar aldrig överhuvudtaget beaktas.

Finns möjligheter till Grundkonstruktioner har en speciinspektion och kontroll? ell egenskap som saknas hos många andra delar i en byggnad: Vilken möjlighet finns då att begrundläggningen är i allmänhet stämma tillståndet hos en grundosynlig. Den döljs effektivt av jorkonstruktion? Svaret på den frågan den under markytan. Därför vet är i allmänhet tyvärr nedslående. man inte, utan särskild undersökDe ingrepp som krävs för även en ning, vanligen besvärlig sådan, i enkel undersökning brukar vara Betongpåle skadad i skvalpzonen, Skånekusten, vilket skick grundkonstruktionen omfattande och störande. Avstängålder cirka 35 år. befinner sig. Och det man inte vet, ning av trafik, utrymning av buBILD: MARCON AB det har man inte ont av, brukar tiksytor, spontning, länshållning man ju säga. Vilket möjligen kan förklara för företaget ifråga. Kunden har ju dessut- och likande kan nämnas som exempel. det ofta obefintliga intresset av att ta reda om inte debiterats något för vare sig innoOch även om man nu lyckas genomföpå status, även när det finns grundad vationen eller konstruktionsändringen… ra en undersökning av någon, eller några, Att grundläggningar är i mycket sämre punkter återstår frågan om hur representamisstanke om att allt inte är som det ska. Personer (juridiska och fysiska) med skick än förutsatt kan medföra betydande tiva undersökningsresultaten är. Där lokavälutvecklat intresse av snabba cash kan problem för förvaltares planering och för la förhållanden varierar kan en stickutnyttja osynlighetsfaktorn vid utförandet ägares budgetar är uppenbart. Vid försälj- provsbaserad, begränsad undersökning ge av grundläggningen. Vid skarvning av ning och överlåtelser kan tvister uppkom- såväl en alltför negativ som en alltför popålar med svetsning kan man exempelvis ma. Banker kan presentera synpunkter på sitiv bild av situationen. spara både tid och pengar på natt nöja sig pantvärdet om det framkommer grundEn lösning, för framtida grundläggmed en rotsträng som raskt förpassas ner i läggningsproblem som på oväntat sätt på- ningskonstruktioner, skulle kunna vara att verkar ett byggobjekts livslängd. marken. Risken för upptäckt är minimal. avsiktligt bygga in faciliteter för kontroll. Fuskarens argument för sitt handlande Detta medför emellertid extra kostnader, brukar vara att konstruktörer jobbar med Brutal behandling vilket förstås minskar benägenheten att så jättestora och onödiga säkerhetsmargi- En annan omständighet som definitivt välja sådan åtgärd. Vidare förbättrar innaler att det inte kan hända något tråkigt kan påverka livslängden för grundlägg- byggnad av kontrollhjälpmedel idag inte bara för att konstruktionen slimmas lite. ningar är metodiken för utförandet, även situationen för det mycket stora antal Att det då uppkommer en mot bedrägeriet om det sker utan bedrägligt uppsåt, är grundkonstruktioner som redan utförts svarande minskning av livslängden torde överpåverkan i samband med installatio- utan någon som helst tanke på inspekvara ett relativt lågt prioriterat problem nen. Det är till exempel svårt att tro att tionsmöjligheter, och som därigenom prefabricerade betongpelare över mark många gånger är i stort sett omöjliga att skulle tillåtas utsatt för upprepad slagning statusbestämma. (upp till 5 000 slag eller fler) med en nio Det mesta talar därför att vi kommer ton tung fallvikt utan kraftig reduktion av att fortsätta att lita på och hoppas på att kapaciteten. Men för pålar, som ur kon- framtiden är skonsam mot våra grundstruktionsmässig synpunkt har det mesta konstruktioner och att uppkommande gemensamt med pelare över markytan, ofullständigheter ger sig tillkänna utan brukar inte den omilda behandlingen av alltför negativa konsekvenser, samt att betongen ses som något egentligt pro- möjligheter till kontroll och inspektion blem beträffande beständigheten (kanske lämnas därhän. Ett synsätt som dock för att eventuell skadlig inverkan är dold knappast godtas för byggnadsdelar över nere i marken…). markytan. ■ Ett annat exempel är långvarig drivning av stålpålar. Genom upprepade reEndast 373 kronor plus moms Stag, diameter 32 mm, helt avrostat efter flexer vid skarvar och påländarna av stötarna som används för neddrivningen, så 30 år, troligen genom läckströmmar i kostar en helårsprenumeration uppkommer spänningsväxlingar som för närheten av spår. på Bygg & teknik för 2013! motsvarande konstruktionselement över BILD: ELU-KONSULT AB 48

Bygg & teknik 1/13

Geocenter - Geotekniken i centrum

Uppsala och Stockholm

504

070 7601430 www.geocenter.se info@geocenter.se

Unimog

605 Bygg & teknik 1/13

Etablering av provbankar på sulfidjord

Provfält – en investering för framtiden Statens geotekniska institut (SGI) har inom ramen för forskningsprojektet Sättningar – sulfidjord etablerat ett provfält med två provbankar på sulfidjord i Lampen strax utanför Kalix, se figur 1 och 2. Arbetet har skett i samarbete med Luleå tekniska universitet och infrastrukturprojektet Haparandabanan. Syftet med etablering av provbankar var att förbättra kunskapen om sulfidjordars kompressionsegenskaper med fokus på krypegenskaper. Detta för att i förlängningen öka möjligheterna till en förbättrad prognostisering av sättningar i sulfidjord. Med den omfattande instrumenteringen av provbankarna är avsikten att följa upp utvecklingen av rörelser och portryck i sulfidjorden under flera årtionden framöver. Två provbankar med sidomåtten 30 x 30 m² i basen har byggts, en med höjden 1,5 m (bank 2) och en med höjden 2,0 m (bank 1), vilket motsvarar belastningssituationer på 30 kPa respektive 40 kPa.

Problemställning – sättningar i sulfidjord

Hantering av sulfidjord samt byggande i och på sulfidjord förknippas ofta med olika svårigheter om hur uppgiften ska lösas. Sulfidjord har som regel en låg bärförmåga, är mycket sättningsbenägen och kan inverka negativt på miljön och konstruktionsmaterial vid felaktig hantering. Vid grundläggnings- och anläggningsarbeten eftersträvas där så är möjligt, av miljö- och/eller kostnadsskäl, att använda

Artikelförfattare är Mattias Andersson, tekn lic, Statens geotekniska institut (SGI) och Bo Westerberg, tekn dr, Statens geotekniska institut (SGI)/Luleå tekniska universitet (LTU).

sulfidjorden på plats som en del av konstruktionen istället för att tillämpa exempelvis den vanligt förekommande förstärkningsåtgärden urgrävning med återfyllning av annat material. I Sverige finns sulfidjordar (tidigare kallad svartmocka) företrädesvis i ett brett stråk utmed norrlandskusten, från Gävle i söder till Haparanda i norr, det vill säga inom de områden där stora infrastrukturprojekt nu byggs eller planeras. Bygg- och anläggningsbranschen saknar just nu verktyg för att kunna prognosticera sättningar inklusive långtidssättningar (krypning) i sulfidjord med god

tillförlitlighet. Uppmätta verkliga sättningar orsakad av belastningen från en anläggning eller byggnad på sulfidjord avviker relativt ofta tydligt från de på förhand beräknade och förväntade sättningarna. Det vanligaste är att prognoserna (beräkningarna) visar på mindre sättningar än vad som sker i verkligheten men ibland händer även det motsatta, det vill säga prognosen visar på större deformationer än vad som sker i fält. Sättningar och i synnerhet långtidssättningar av anläggningar och byggnader blir ibland särskilt stora i sulfidjord, vilket beror på jordens speciella och öppna

Figur 1: Lokalisering av provfältet, cirka 5 km utanför Kalix.

Figur 2: Provfältets lokalisering (röd rektangel) med de två provbankarna (blå kvadrater) i området Lampen intill nya Haparandabanan. Bygg & teknik 1/13

strukturella uppbyggnad. Sulfidjord består av en blandning av mineral, järnsulfider och organiskt material vilket ger dess speciella geotekniska egenskaper. Sulfidjord skiljer sig i flera avseenden i egenskaper och mekaniskt beteende från andra finkorniga jordar. Detta gör att den nuvarande tillämpningen av beräkningsmodeller, materialmodeller och utvärdering av parametrar anpassade för andra finkorniga jordar kan, och ofta ger, missvisande resultat för sulfidjord. En större empirisk erfarenhet från sulfidjordar är därför nödvändig. Befintlig kunskap kring sulfidjords krypegenskaper (kompressionsegenskaper) är i stort sett avgränsad till laboratorieförsök utförda på endast ett fåtal sulfidjordar, se till exempel Eriksson (1992), Schwab (1976) och Larsson et al (2007). Fältförsök och uppföljningar i fält behöver genomföras för att verifiera, korrigera eller förkasta de resultat som erhållits i laboratoriet samt för att ta fram resultat från belastning av storskaliga konstruktioner för bland annat kalibrering av beräkningsmodeller.

Fält- och laboratorieundersökningar

Geotekniska fältundersökningar har utförts vid ett flertal tillfällen på provfältet i Lampen. Provfältet är beläget i närheten av Haparandabanans nya sträckning (ungefär km 44+000), cirka 100 m söder om den nya järnvägen, se figur 2. Området för provfältet har dels undersökts i järnvägsutredningen och dels i flera omgångar i forskningsprojektet. Fältundersökningarna av sulfidjorden vid provfältet har omfattat CPT-sonde-

Figur 3: Tolkad jordprofil för provområdet, under provbankarna. Bygg & teknik 1/13

Figur 4: Densitet, vattenkvot och konflytgräns för sulfidjorden vid provfältet i Lampen. ring, vingförsök, kolvprovtagning, sticksondering, mätningar av portryck samt mätningar av jordtemperatur. I figur 3 redovisas en tolkad jordprofil för området under provbankarna. Provtagning och efterföljande hantering av kolvprover av sulfidjord har även i detta arbete visat sig vara viktigt att utföra med stor försiktighet och enligt givna rekommendationer, SGF (2009) och Larsson et al (2007). För att erhålla en hög kvalitet på kolvprover är det viktigt att hela kedjan från upptagning av prover i fält till dess att laboratorieförsök ska utföras sker på rätt sätt. Vid provtagning är erfarenheten från detta projekt och några tidigare projekt att standard kolvprovtagare, St II, ger högre kvalitet på kolvprover än St I. De laboratorieundersökningar som har utförts på upptagna kolvprover från provområdet är; rutinförsök, glödgning, CRSförsök, försök i ödometerutrustning (stegvisa försök, av- och pålastningsförsök och krypförsök), permeabilitetsförsök, direkta skjuvförsök, sedimentationsanalyser, bestämning av kompaktdensitet, undersökning av järn- och svavelhalter samt mätning av halterna organiskt och oorganiskt kol. Resultaten visar att skrymdensiteten, ρ, varierar mellan 1,39 till 1,56 t/m³ från 2 m djup ned till 9 m djup under markytan, och är i medeltal cirka 1,45 t/m³ genom jordprofilen ner till 8 m djup. Vattenkvoten, wN, varierar mellan 77 till 124 procent från 2 m djup ned till 9 m djup och är generellt något lägre jämfört med konflytgränsen, wL, som varierar mellan 70 till 136 procent på motsvarande djup, se figur 4. Lerhalten i sulfidjorden vid provområdet varierar mellan 25 till 36 procent. Järnhalten i sulfidjorden varierar mellan 2,9 till 4,3 procent och svavelhalten mellan 0,5 till 1,6 procent. Den orga-

niska halten bestämd genom kolanalys varierar mellan 2,7 till 5,1 procent. Sulfidjorden vid provfältet i Lampen från 2 till 9 m djup har okulärt bedömts som en sulfidlera och enligt Larsson et al (2007) kan den klassificeras som organisk (gyttjig) sulfidjord då den organiska halten överstiger två procent samt med hänsyn till konflytgränsen är benämningen en organisk sulfidlera på gränsen till lerig sulfidgyttja. Sett till kornfördelningen och lerhalten ska jorden benämnas som en siltig sulfidlera. Resultat från de utförda odränerade direkta skjuvförsöken visar att de lägsta värdena på den odränerade skjuvhållfastheten var på 2 till 4 m djup under markytan, där värdet är cirka 10 kPa. Från djup 4 m ökar skjuvhållfastheten med cirka 2,3 kPa per meter ned till djup 7 m. På prov från djup 8 och 9 m varierar den odränerade skjuvhållfastheten mellan 16 till 20 kPa. De utförda CRS-försöken visar på relativt stor kompression hos sulfidjordsproverna innan ”knycken” uppstår i spännings-töjningskurvan, det vill säga där förkonsolideringstrycket utvärderas. Som regel uppnås förkonsolideringstrycket vid cirka fyra till fem procent kompression av jordprovet. Det har varit möjligt att utvärdera ett förkonsolideringstryck från samtliga CRS-försök utförda på kolvprover upptagna med standard kolvprovtagare, St II. Utvärderingen av förkonsolideringstryck har utförts dels för utförda CRS-försök och dels för utförda stegvisa ödometerförsök. I figur 5 på nästa sida visas en jämförelse mellan utvärderade förkonsolideringstryck för de båda typerna av ödometerförsök. För sulfidjordsprover från 2 till 5 m djup under markytan är värdet på förkonsolideringstrycket ungefär lika stort 51

Figur 6: Instrumentering för bank 1, samt ett tvärsnitt på provbanken.

Figur 5: Utvärderade förkonsolideringstryck från utförda CRS-försök och stegvisa ödometerförsök. Sulfidjordsprover från Lampen. De gröna kvadraterna i figuren representerar CRS-försök och de orangea bollarna representerar stegvisa ödometerförsök. Den streckade linjen i diagrammet representerar ett medelvärde baserat på CRS-försöken. Röd linje i figuren visar effektivspänningarna in-situ och svart linje representerar OCR är lika med 1,6 baserat på in-situspänningarna. vid en jämförelse mellan de båda metoderna, därefter från 6 till 9 m djup ger utvärderingen av de stegvisa ödometerförsöken generellt ett högre förkonsolideringstryck jämfört med utvärderingen av CRSförsöken. Medelvärdet baserat på CRS-försök (streckad linje i figur 5) visar att förkonsolideringstrycket på 2 m ned till 3 m djup är ungefär 35 kPa, och ökar därefter med cirka 2,5 kPa/m ned till djup 5 m och är då ungefär 40 kPa. Från 5 m djup och ned till 9 m djup ökar medelvärdet för förkonsolideringstrycket med cirka 5 kPa/m vilket innebär att förkonsolideringstrycket på 9 m djup är ungefär 60 kPa.

Byggande av provbankar, instrumentering och mätningar

Instrumenteringen av provbankarna vid provfältet i Lampen har omfattat horison52

talslangar, skruvpeglar, markpeglar, inklinometrar, bälgslangar, portrycksspetsar, marktrycksgivare av typ Freyssinet och en installation av en fast fix. I figur 6 visas en ritning över instrumenteringen för en av provbankarna (bank 1), i figuren visas även ett tvärsnitt på provbanken. Byggandet av provbankarna påbörjades den 20 september 2010 och färdigställdes upp till 1,5 m höjd den 5 oktober 2010. Bankmaterialet som användes bestod av en finkornig morän (gr sa si Mn) med förekomst av sten och block, men dessa sorterades bort i möjligaste mån. Innan själva byggandet av bankarna kunde påbörjas transporterades moränmassor till en upplagsyta belägen 25 till 30 meter norr om provbankarna. Från denna upplagsyta byggdes sedan transportvägar ut till provbankarna. Uppfyllnaden upp till full höjd 1,5 m utfördes i två pallar, först 1 m och därefter 0,5 m. Anledningen till den relativt höga första pallen på 1 m var undergrundens dåliga bärighet och det bedömdes inte vara möjligt att utföra uppfyllnaden av banken med en tunnare palltjocklek. Moränmassorna transporterades ut med en hjullastare och lades på plats med en grävmaskin. Själva hanteringen av massor utfördes genom att hjullastaren som transporterade materialet till banken tippade detta bakom grävmaskinen och denna placerade sedan materialet försiktigt på rätt plats skopa efter skopa. Det var viktigt att se till att massorna inte direkt blev tippade på markytan av hjullastaren då detta kunde ha lett till ett bärighetsbrott i de översta jordlagren.

I samband med uppfyllnaden av banken påfördes först ett skyddslager av sand runt omkring de tidigare utplacerade horisontalslangarna. Vid uppfyllnad runt övriga mätinstrument som går vertikalt upp genom banken fylldes massor på försiktigt både med hjälp av grävmaskinen samt genom manuellt arbete med spade. Detta för att se till att samtliga utplacerade mätinstrument inte skulle skadas och fortsätta att löpa vertikalt genom banken. I skyddslagret för horisontalslangarna placerades även två så kallade Freyssinetceller i vardera banken för mätning av trycket orsakat av bankens tyngd. Den 22 augusti 2011 påbörjades arbetet med att öka belastningen ytterligare för en av provbankarna, en halvmeters pall med moränmassor byggdes på den sedan tidigare 1,5 m höga banken. Arbetet med detta påbörjades tidigt på morgonen och färdigställdes sent på eftermiddagen samma dag. Detta arbete kunde utföras relativt snabbt bland annat beroende på torr väderlek, att moränmassorna fanns i närheten i ett lager och att alla tillfartsvägar redan var utförda samt erfarenheterna från föregående år. I figur 7 till 9 på sidan 54 visas bilder från uppbyggnaden av provbankarna. Stabilitetsberäkningar av provbanken med odränerad analys för bankhöjden 2,0 m visade att säkerhetsfaktorn var runt 1,2 för aktuell last (i beräkningarna 40 kPa), det vill säga relativt låg. Byggandet, installationen och mätningarna har överlag fungerat bra vid provfältet. För provbankarna i Lampen har olika typer av utrustningar installerats Bygg & teknik 1/13

Deponier • VA-material Rörbroar • Geosynteter

Bergskor och pålskarvar av en erfaren expert.

Gävle: 026-420 18 00 • Rimbo: 0175-622 35 Luleå: 0920-615 70 • Lidköping: 0510-288 01 • Enköping: 021-12 64 01 • Getinge: 035-543 70 www.fla.se

Bygg & teknik 1/13

www.leimet.fi Since 1964

Figur 7: Byggande av bank 1 påbörjad 1 m lager.

Figur 8: Bank 1 vid färdigställandet av 1,5 m bankhöjd.

Figur 9: Bank 1 byggs på med ytterligare 0,5 m moränmassor, och bankhöjden blir 2,0 m.

för att mäta vertikala rörelser (sättningar), det vill säga horisontalslangar, markpeglar, bälgslangar och skruvpeglar. Samtliga mätmetoder har fungerat bra och visar vid jämförelser sinsemellan likartat sättningsförlopp. I figur 10 visas en jämförelse av resultat från sättningsmätningar med horisontalslang och med markpeglar vid bank 1, cirka 1,2 år efter påbörjat byggande av provbankarna. Resultat från mätningar av inklinometerrören i provbankarnas krön och släntfot vid samma tidpunkt visar på relativt stora och utåtriktade horisontalrörelser och för de båda provbankarna var då förhållandet mellan de horisontella och vertikala (sättningar) rörelserna ungefär mellan en fjärdedel till en tredjedel. Den uppmätta portrycksökningen i sulfidjorden orsakad av provbankarna är den förväntade och följer i princip de teorier som tidigare har tagits fram för lös lera och beskrivs i till exempel Larsson (1986) och Larsson et al (1993). I figur 11 visas resultat från portrycksmätningar från bank 1, för portrycksspetsarnas placering i bank 1, se figur 6. Den relativt låga permeabiliteten gör att den efterföljande portrycksminskningen går långsamt.

Sättningsprognostisering

Figur 10: Jämförelse mellan sättningar uppmätta med horisontalslang och markpeglar vid bank 1. Siffran ovan markeringen för markpeglarna anger markpegelnummer. 54

De första utförda endimensionella sättningsberäkningarna (inklusive krypning) med programmet Embankco visar att de verkligt uppmätta sättningarna är något större jämfört med de beräknade sättningarna för tiden 1,2 år efter påbörjad uppfyllnad av bankarna. De största uppmätta sättningarna är 0,34 m för bank 1 (se figur 10) och 0,38 m för bank 2. För bank 1 är de beräknade sättningarna av markytan cirka 12 procent mindre jämfört med de uppmätta. För bank 2 är skillnaderna något större, där är de beräknade sättningarna av markytan cirka 32 procent mindre jämfört med de uppmätta. Jämförelserna har gjorts med de maximalt uppmätta sättningarna i fält från horisontalslangar och markpeglar. Den beräknade totala Bygg & teknik 1/13

Figur 11: Uppmätta portryck på olika djup centralt inom området för bank 1. Markanta portrycksökningar orsakade av pålagda banklaster kan ses dels i slutet på september 2010 och dels i slutet på augusti 2011.

sättningen efter 50 år är 1,35 m för bank 1 och 1,12 m för bank 2.

Slutord

Ett omfattande experimentellt underlag från fält- och laboratorieförsök har tagits fram för framtiden avseende kompressionsegenskaper inklusive krypegenskaper hos aktuella typer av sulfidjordar med tillämpning på sättningsberäkningar av bankar. På provfältet i Lampen är planerat att under många år framöver följa upp rörelser (deformationer) och portryck i sulfidjorden orsakad av belastningen av provbankarna. Möjligheten att under väl kontrollerade former kunna mäta och följa upp konstruktioners beteenden i stor skala i fält är en oumbärlig information och bland annat ett viktigt underlag för kalibrering av beräkningsmodeller inom geotekniken. Det finns en stor utvecklingspotential i Sverige för en ökad samverkan mellan infrastruktur-/byggprojekt och forskningsprojekt, i syfte att bland annat

möjliggöra storskaliga mätningar och förstärka samhällsnyttan från forskningsprojekten. I denna artikel redovisas endast några få resultat från fältmätningarna som finns redovisade i Andersson (2012) och för utförligare beskrivningar av provbankarnas uppbyggnad och redovisning av resultat från fält- och laboratorieförsök hänvisas till denna skrift. ■

Vatten, Luleå: Tekniska högskolan i Luleå. Larsson, R., Westerberg, B., Albing, D., Knutsson, S. & Carlsson, E. (2007). Sulfidjord – geoteknisk klassificering och odränerad skjuvhållfasthet. SGI Rapport 69 (/LTU Forskningsrapport 2007:15), Linköping: Statens geotekniska institut. Larsson, R., Bengtsson, P.E. & Eriksson, L. (1993). Sättningsprognoser för bankar på lös finkornig jord. SGI Information 13, Linköping: Statens geotekniska institut. Larsson, R. (1986). Consolidation of soft soils. SGI Rapport 29, Linköping: Statens geotekniska institut. Schwab, E. F. (1976). Bearing capacity, strength and deformation behaviour of soft organic sulphide soils. Doktorsavhandling, Institutionen för Jord- och bergmekanik, Stockholm: Kungliga Tekniska högskolan. SGF. (2009). Metodbeskrivning för provtagning med standardprovtagare – ostörd provtagning i finkornig jord. SGF Rapport 1:2009, Linköping: Svenska Geotekniska Föreningen.

Referenser

Andersson, M. (2012). Kompressionsegenskaper hos sulfidjordar – En fältoch laboratoriestudie av provbankar. Licentiatuppsats, Avdelningen för Geoteknologi, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå: Luleå tekniska universitet. Eriksson, L.G. (1992). Sulfidjordars kompressionsegenskaper – Inverkan av tid och temperatur, En laboratoriestudie. Licentiatuppsats, Geoteknik, Väg &

VI GRUNDAR FÖR

FRAMTIDEN

DMF Grundförstärkning AB • 031 87 87 08 • 070 403 17 08 • www.grundforstarkning.se Bygg & teknik 1/13

Utveckling av geoteknisk fältoch laboratorieverksamhet Utvecklingen inom geoteknisk fältoch laboratorieteknik har gått i stå! Ingen eller mycket liten utveckling av metoder och utförande sker i Sverige inom fält- och laboratorieverksamhet. Samtidigt finns stora brister inom kommersiell fält- och laboratoriegeoteknik, och den slentrian som idag finns vid beställning och utförande bäddar för låg kvalitet och liknar ofta industriell produktion.

Ett tungt ansvar vilar därför på branschens aktörer bland annat Svenska Geotekniska Föreningen (SGF). SGF, är en ideell förening som bland annat har till syfte att höja den geotekniska kunskapen och yrkesverksamma geotekniker med fortlöpande utveckling, exempelvis utarbetande av metodbeskrivningar, arrangemang av kurser och temadagar, med mera. Svensk fält- och laboratorieteknik utvecklades fram till omkring 1980-talet till det vi idag använder som verktyg i geotekniska utredningar. Många av de metoder vi idag frekvent använder utvecklades i början av förra århundradet och är anpassade till dåtidens möjligheter och behov. Sedan 1980-talet har utvecklingen stagnerat och platser där utveckling sker har reducerats till några få öar där SGF:s fält- och laboratoriekommittéer försöker vara en samordnande länkar. Outnyttjade möjligheter och kompetenser samt ofta låg kvalitet inom fält-

Figur 1: Kvalitetskedjan: den geotekniska handläggaren, det vill säga beställaren av geotekniska fält- och laboratorieundersökningar, ansvarar för kvalitet i alla led. och laboratorieundersökningar ger naturligtvis högre kostnader men också förseningar och större framtida underhållsarbeten. SGF:s fält- och laboratoriekommittéer har därför bestämt att framtiden för utvecklingsverksamhet inom dessa områden ska diskuteras. Ett projekt har påbörjats för att dels medvetandegöra problemen och dels samla in branschens behov för utveckling och ge värdefull input till kommittéernas framtida arbete.

Kort beskrivning av den historiska utvecklingen

Under 1800-talet fanns tesen att sondstänger som belastades med ”en mans tryck” innebar att jorden kunde bära upp-

till en meter järnvägsbank. Utvecklingen av metoder inom fält- och laboratorieområdet tog fart i början av 1900-talet och var främst betingat av stabilitetsproblem längs våra järnvägar. SJ:s Geotekniska kommission bildas 1914 och järnvägsskredet vid Getå 1918, där 41 människor omkom, påskyndade utrednings- och utvecklingsarbetet. SJ Geotekniska avdelning startade 1920 och under denna tidiga tidsperiod utvecklades bland annat fallkonförsöket, ödometerförsöket, viktsondering, hejarsonderingen, och plasticitetsgränserna blev ett begrepp. I tidsperioden när Statens geotekniska institut (SGI) startade år 1944 och SGF bildades år 1950, utvecklades metoder så-

Utveckling?!

Artikelförfattare är Björn Möller, SGF:s fältkommitté och FmGeo AB, Sölve Hov, SGF:s laboratoriekommitté och Atkins Sverige AB, samt Mats Larsson, SGF:s laboratoriekommitté (adj ledamot) och Vectura Consulting AB.

Kvalitetsförbättring?

Manuell viktsondering med tillhörande redovisning.

Modern bandvagn för alla typer av geotekniska undersökningar.

Figur 2: Utveckling av fältgeoteknik.

Bygg & teknik 1/13

som triaxförsök, vingsondering, och direkta skjuvförsök. Under 1950-talet utvecklades standardkolvborren för provtagning i lösa jordar och i år 1961 standardiserade SGF denna provtagare och drog slutsatsen att en standardisering inte kommer hindra utvecklingen av provtagare. Trots enstaka forskningsprojekt finns idag, över 50 år senare, ingen annan kommersiell metod att ta ”ostörda” prover av lösa jordar i Sverige. Utvecklingen under 1970-1990-talen var betingade av maskinutveckling men också av influenser från utlandet. Då skedde mycket av utvecklingsarbete på SGI med finansiering bland annat från Trafikverket (då SJ/Banverket och Vägverket) och Byggforskningsrådet (BFR). SGF:s kommittéer bidrog också med såväl kunskap och framtagande av standarddokument. Idag sker ingen eller ringa utveckling. SGF:s fältkommitté är den sista utposten, där viss utveckling sker men med mycket små resurser. Tabell 1 visar milstolparna för svensk utveckling inom fält- och laboratorieteknik. I figur 4 på nästa sida visas utvecklingen mer schematiskt i ett diagram.

En analys av nuläget

För utförande av geotekniska fältundersökningar finns idag cirka 150 bandvagnar av varierande storlek i Sverige. Cirka 200 personer arbetar med att utföra dessa undersökningar och verksamheten omsätter uppåt 500 miljoner kronor. Idag finns omkring tio kommersiella geotekniska laboratorier i Sverige, varav två till tre även är forskningsinriktade. Det finns därutöver omkring fem specialinriktade laboratorium, till exempel ballastlaboratorium. I Stockholm finns ett laboratorium som i princip servar landets största marknad. Antalet personer aktiva med laboratorieundersökningar är oklart, men torde vara omkring 30 personer med en omsättning kring 35 miljoner kronor.

Tabell 1: Utveckling av metoder inom fält- och laboratorieområdet, några exempel. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Metod Årtal ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1900Atterbergs plasticitets- och flytgräns. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1915 Konprovet för lerans hållfasthet utvecklas av ”Ler Olle”. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1917 SJ Geotekniska kommissions rapport nr 1: ”Jordborrningar för järnvägsändamål”. Viktsonderingen togs fram och blir en ”standardmetod”. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1920-talet Stegvisa ödometerförsök. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1922 SJ Geotekniska Kommissions rapport nr 2: ”Slutbetänkandet” även kallad ”den stora geotekniska bibeln” lades fram. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1923 Den första kolvborren såg dagen ljus. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1930/50 Direkta skjuvförsök. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1930-talet Triaxialförsök. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1935 Hejarborren börjar utvecklas för att bestämma fasta bottens läge. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1945 Vingsonden började utvecklas. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1960 Trycksonden (föregångare till vår tids CPT-sond). ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1970/80 Borrbandvagnar börjar utvecklas och användas. Slagsondering. CPT-sondering. Jord-bergsondering. Ödometerförsök, CRS. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1990-talet CPT-sondering etablerades i Sverige. Jb-sondering, tre sonderingsklasser införs. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2000-talet Jb-totalsondering utvecklas.

För fältundersökningar finns ett antal sonderings- och provtagningsmetoder som standardmässigt utförs idag i Sverige. Ringa omfattning av undersökningar sker med kvalificerade metoder som till exempel pressometer och dilatometer. Kompletterande geofysiska metoder finns tillgängliga men utförs endast undantagsvis. Undersökningsresultatens kvalitet är varierande men kan överlag förbättras, till exempel utförande av kalibreringsborrning

Utveckling! Nyttjas denna utveckling?

John Olssons fallkonapparat från 1915.

Ett väl instrumenterat triaxialförsök.

Figur 3: Utveckling av laboratoriegeoteknik.

Bygg & teknik 1/13

vid jord-bergsondering, verifiering av sonderingshastigheter med mera. I många fall saknas även beställarens kritiska granskning. Antalet geotekniska laboratorier har minskat de senaste tio till tjugo åren och laboratorieverksamhet liknar idag ofta en industriell serieproduktion. Många handläggare minskar omfattningen på labundersökningar och ökar fältinsatsen, jämför CPT-sondering, med osäkra parametrar som följd. Datorer har underlättat insamling och redovisning av mätdata, till exempel CRS-försök, dock medför detta ofta datorutvärderade parametrar som inte alltid är representativa. Kunskapen om vilka tekniska och ekonomiska fördelar olika laboratoriemetoder har är generellt bristfällig. Vår verktygslåda med metoder är bred men används inte som är möjligt för att säkerställa tekniska lösningar med hög kvalitet, säkerhet och med optimerad ekonomi. De flesta av metoderna utvecklades för 30 till 100 år sedan och svarar inte upp till dagens krav och kunskap om jordmekanik. Effektiviteten vid fält- och laboratoriegeoteknik har höjts, men kvaliteten verkar ha sänkts. Detta orsakas bland annat av outnyttjad kompetens hos seniora geotekniker, handläggare såväl som för fältgeotekniker, och nyttjandegraden av tillgängliga fält- och laboratoriemetoder blir därför låg. Utbildning av 57

SGI:s utredning åt regering ● Utveckling av metod för bestämning av år 1996 angående geotek- egenskaper i fasta jordlager niska skadekostnader. Det ● Utredning kring bestämning av orgafinns veterligen ingen nyli- nisk halt gen utförd utredning av ● Bättre provtagningsmetoder. skadekostnader betingat av fel och kvalitetsbrister i geotekniska undersökning- SGF:s nya initiativ ar men man kan konstatera SGF:s fält- och laboratoriekommittéer att brister orsakar stora har bestämt att framtiden för utveckkostnader på grund av ex- lingsverksamhet inom fält- och laboratoempelvis: riegeoteknik ska diskuteras och struktu● Reglering av mängder reras. för jordoch bergschakt Huvudsyftet är att få igång en diskus● Fel val av pål- och sion om utveckling och kompetenshöjspontslagningsnivåer ande åtgärder inom såväl fältgeoteknik ● Sättningar och horison- som geoteknisk laboratorieverksamhet. talrörelser i jord orsakar Det planeras därför att skapa en dialog Figur 4: Schematiskt illustrerad utveckling från skador på vägar, järnvägar med branschens olika aktörer och att tidigt 1900 till idag. eller byggnader hämta in synpunkter på behov av utveck● Osäkerheter i bestäm- ling inom fält- och laboratorieverksamhegeotekniker i Sverige är bristfällig och ut- ning av skjuvhållfasthet påverkar riskni- terna. Detta kommer genomföras i form bildningsinsatser för arbetande handläg- vån i till exempel potentiella skredområ- av workshops på olika orter och företag gare släpar efter. Detta ger låg efterfrågan den som ofta ger ekonomiskt ofördelakti- och organisationer, och ska ligga till på enkla ”avancerade” metoder som ex- ga lösningar. grund för framtida planering och finansieempelvis triaxialförsök, dilatometer, rapiring av utvecklingsverksamhet inom omUtvecklingsbehov ditetsbestämning, pressometer. rådena. Nuläget kan sammanfattas i några Det finns idag ett stort bepunkter: hov av olika utbildningsin● Utvecklingen har avstannat satser för alla aktörer inom ● Bristande kvalitet områdena fält- och labora● Outnyttjad kompetens/metoder. toriegeoteknik, samt att geotekniska handläggare får mer erfarenhet av fältOfta, när avancerade metoder efterfråoch laboratorieundersökgas, jämförs kostnaden mot kostnaden ningar. för traditionellt utförda metoder. Detta Det är därför angenämt är fel, kostnadsökningen måste jämföatt det tas fram kurser för ras med projektets totalekonomi. att öka vetskap och kunEtt fingerat exempel: I ett projekt skap om arbetsområdena. uteslöts markförstärkningar helt efter SGF anordnar kurser som att dimensionerande skjuvhållfasthet behandlar detta, till exemhöjts med tjugo procent genom utföpel huvudkurs för fältgeorande av triaxialförsök och direkta tekniker och huvudkurs för skjuvförsök. Kostnadsökningen på lahandläggare samt kurser i boratoriet blir 20 000 kronor och kostjordartskännedom och lanadsbesparingen för uteblivna markboratorieteknik för handförstärkningar blir då 300 000 kronor. läggare och beställare. BeFigur 5: Schematiskt illustrerad utveckling från hovet för dessa kurser i tidigt 1900 och in i framtiden. branschen är sannolikt störDet sker stora förändringar i omvärlre än dagens omfattning. den. Europeiska standarder har börjat Utöver utbildningsinsatser krävs utFrågor som vi hoppas få belysta är: gälla, och Eurokod 7 del 1 och 2 samt veckling av fältoch laboratorieteknik, ● Vilka behov av utveckling finns i branmetodstandarder gäller nu även i Sverisamt att frågan om certifiering av fält- och schen? ge och är antagna som svenska stanlaboratorietekniker bör utredas och bely- ● Hur ska en kontinuerlig dialog med darder. Dessa standarder ställer höga sas. Idag finns till exempel en Europastan- branschens företrädare organiseras? krav på såväl utförande som redovisdard för provtagning som i sina tillägg har ● Vad innebär de nya europastandarning av fältarbeten och laboratoriearkrav på certifiering av utförare och hand- derna? beten, samt även handläggararbeten. ● Vem äger frågan? läggare av dylika undersökningar. Man kan även konstatera att dessa Några exempel på utvecklingsbehov: ● Hur finansieras utvecklingsverksamhestandarder inte bara höjer kvaliteten, ● Metod för att tillförlitligt kunna utvär- ten? men också tillför oss möjligheten att Vi har alla ett ansvar att säkerställa dera friktionsvinkel för grovkornig jord i arbeta med nya metoder. kvalitetskedjan och hålla hög kvalitet i laboratorium ● Utveckla metoder för undersökning av alla led, att nyttja tillgängliga fält- och laKonsekvenser transitzonen mellan jord och berg, som boratoriemetoder, samt nyttja branschens ”Kostnader för de skador som uppstår i till exempel jb-sondering, in-situmetoder, kompetens. Allt för ett bättre tekniskt beanläggnings- och byggnadsverksamhet på geofysik eller avancerade provtagnings- slutsunderlag och för att skapa ekonogrund av bristande hänsyn till geoteknik metoder miskt fördelaktiga lösningar. uppskattas överstiga 3,5 till 4,0 miljarder ● Pålitliga metoder för kartering av Figur 5 visar tydligt syftet med SGF:s kronor årligen”. Så sammanfattas läget i kvicklera inklusive rapiditetbestämning projekt. ■ 58

Bygg & teknik 1/13

T-barsonderingar i lös svensk lera Under de senaste decennierna har CPT-sondering kommit att bli en allt vanligare metod vid geotekniska undersökningar, och ett väl etablerat underlag finns för tolkning av resultaten i form av stratigrafi, jordarter, friktionsvinkel i grövre jord samt odränerad skjuvhållfasthet och överkonsolidering i finkornig jord. Olika utrustningar har också tagits fram med mätområden och noggrannhetskrav avpassade för jordar med olika fasthet, till exempel SGF (1993) och ISO (2006).

förstorade spetsarna är att risken för att sonden ska utsättas för stora moment är påtaglig. Detta gäller även i lösa sediment om det finns inbäddade partiklar i form av grova korn, växtrester, snäckskal eller fastare skikt. Det finns därför en tendens till en övergång till klotformade spetsar, där denna risk är mindre, men den största erfarenheten härrör än så länge från Tbarsondering. De klotformiga spetsarna kräver också betydlig mindre förborrningshål eller foderrörsdiametrar då detta blir aktuellt. Förborrning genom torrskorpa måste göras och hålet för T-barspetsen måste vara minst 250 mm i diameter. Tbarsondering har därmed begränsade möjligheter att bli en rutinmetod för undersökningar på land. En möjlighet med de nya spetsarna som prövats i viss utsträckning är att utöver den odränerade skjuvhållfastheten i lera också bestämma den omrörda skjuvhållfastheten och sensitiviteten. Detta görs genom att avbryta sonderingen på utvalda nivåer och där lyfta upp sonden en sträcka för att sedan åter köra ned den. Detta upprepas tills mätvärdena blir stabila och förväntas motsvara vad som mäts i helt omrörd jord. Normalt cyklas nedrivningen på detta vis över ett djupintervall av cirka 1 m (minst 0,3 m), och fullt omrört tillstånd antas ha uppnåtts efter tio fulla cykler, till exempel DeJong et al (2010). Fler cykler kan dock sänka det

Artikelförfattare är Rolf Larsson, Helen Åhnberg och David Schälin, Statens geotekniska institut (SGI), Linköping.

Vid utvärdering av odränerad skjuvhållfasthet korrigeras det uppmätta spetsuppmätta spetsmotståndet ytterligare nåtrycket dels för portryckseffekter på mätgot, Lunne et al (2003). värdet, dels för det totala överlagringsÅr 2009 startades ett projekt på Statens trycket på nivån. Detta skapar problem geotekniska institut (SGI) med stöd från vid främst sonderingar i lösa bottensediTrafikverket för att studera hur hållfastment på stora vattendjup offshore, där heten i finkornig jord bryts ned vid cykkorrektionerna för såväl portryckseffekter liska belastningar och stora deformatiosom det totala överlagringstrycket kan bli ner, Åhnberg (2009). Studien utförs i mycket stora i förhållande till det nettohuvudsak i form av laboratorieförsök, spetstryck som ska utvärderas. Detta har men i samband med provtagningarna i lett till utvecklingen av T-barsondering fält inför dessa försök utfördes också Teller bollsondering med så kallad fullflöbarsonderingar för att se om denna metod dessonder. I dessa sonder har den koniska skulle kunna ge indikationer på motsvaspetsen i CPT-sonden bytts ut mot en rande uppträdande som i laboratorieförtvärställd rund stång med 250 mm längd söken eller kompletterande information. och 40 mm diameter alternativt en Provtagningsplatserna valdes ut med klotformad spets med diametern 113 ledning av tidigare undersökningar för mm. I båda fallen blir spetsens tväratt få ett brett spektrum av jordar med snittsyta tio gånger den för CPT-spetolika egenskaper, men med en viss sen vanliga tvärsnittsytan av 1 000 tonvikt på högsensitiva och kvicka lemm². Eftersom samma totala överlaror vars hållfasthetsegenskaper förgringstryck antas råda på de nya spetväntades vara lättast att bryta ned. sarnas över- och undersidor, bortsett Undersökningar har på detta vis utfrån den del av överytan som täcks av förts i sammanlagt tolv olika lokaler i sondens övriga delar, reduceras felkälMellansverige. I projektet har provlorna på detta vis till en tiondel av vad tagning endast utförts på de utvalda en som gäller för CPT-spetsen samtidigt till tre nivåerna på varje plats och övsom en mycket större jordvolym inrigt referensmaterial kommer från de kluderas i mätningen. tidigare undersökningar som legat till Ett relativt omfattande underlag för grund för val av platsen samt några utvärdering av de nya sonderna, såväl kompletterande CPT-sonderingar. Reteoretiskt som empiriskt, har presenteferensmaterialet för en kalibrering av rats i litteraturen. Det är dock inte tillT-barsondering är därmed av skifnärmelse i samma storleksordning tande kvalitet, från mycket omfattande som motsvarande underlag för CPTi institutets provfält och andra lokaler sondering. En allmän uppfattning sysom undersökts detaljerat i olika prones vara att CPT-sondering ger en jekt till mer begränsat i en del lokaler bättre och mer detaljerad stratigrafi, där endast mer rutinmässiga geotekmedan fullflödesspetsarna ger jämnare niska undersökningar utförts. Det har hållfasthetsprofiler, till exempel Vee- Figur 1: Vanligen rekommenderade dimensioner ändå givit en god möjlighet att studera mees et al (2006). En svaghet med de för T-bar och bollspetsar. DeJong et al (2010). allmänna tendenser och samband och 60

Bygg & teknik 1/13

att jämföra med utvärderingsmetoder som föreslagits i litteraturen.

Försöksutförande och utvärdering

T-barsonderingar utförs med samma standardhastighet som CPT-sonderingar, 20 mm/s, DeJong et al (2010). Undersökningar har visat att sonderingsmotståndet är hastighetsberoende, Low et al (2008) och Yaftrate & DeJong (2007). Hastighetseffekterna har uppmätts till 13 till 15 %/logv (där v är penetrationshastigheten), vilket är i samma storlek som normala hastighetseffekter för odränerad skjuvhållfasthet. Vid extremt låga hastigheter planar de dock ut till ett minimum för spetsmotståndet motsvarande cirka 80 procent av det vid standardhastigheten. För omrörd jord synes hastighetseffekterna vara något större, speciellt då hastigheten överstiger 25 mm/s. De cykliska försöken med T-barsonderingar utförs med samma hastighet som den vanliga sonderingen. Cyklingslängden bör som nämnts vara minst 0,3 m, men cirka 1 m är vanligt. Antalet cykler bör vara minst tio, då minimivärdet normalt uppnåtts, Yafrate & DeJong (2005) och DeJong et al (2010). Odränerad skjuvhållfasthet utvärderas ur T-barsonderingar som qnet cu = ––––– NTbar där As qnet = qc - [σV0 - u2(1 - a)] ––– Ap qc = uppmätt spetstryck σV0 = totalt överlagringstryck u2 = portryck uppmätt direkt ovanför spetsen (om detta inte mätts används in situ portrycket u0, vilket dock inte varit aktuellt i detta projekt) a = areafaktor räknad på tryckstångens area (det vill säga samma som för CPT-spetsen) As = tryckstångens area Ap = spetsens area As/Ap = 0,1 vid normalstor T-bar och ø 36 mm tryckstänger (CPTsond utan konad spets) NTbar beror liksom Nkt för CPT-sondering på vilken odränerad skjuvhållfasthet som avses (normalt aktiv-, passiv- eller direkt skjuvning). Tidiga teoretiska studier med isotrop hållfasthet, Randolph et al (2000), gav NTbar-faktorer i storleken 10 till 13 (beroende på om man använde Trescas eller von Mises brottkriterium och vilken ytråhet hos spetsen som antogs). Vidare analyser med avancerade numeriska metoder gav NTbar-faktorer i storleken 11 till 13, Randolph & Andersen (2006), och cirka 13 för omrörd skjuvhållfasthet, NTbar,REM. Dessa faktorer avsåg sondering med standardhastigheten 20 mm/s och resultaten var Bygg & teknik 1/13

starkt beroende av antagna hastighetseffekter. Senare analyser med FEM-simuleringar och olika antaganden om elasticitet och plasticitet, Zhou & Randolph (2009) gav en ”ideal” NTbar-faktor av 9,89 till 9,95 för idealplastiskt material med en normal råhetsfaktor av 0,2 och utan beaktande av hastighet. Hastighetseffekter vid sonderingen ger att denna faktor ökar med ökande sonderingshastighet medan deformationsmjuknande (sensitivitet) gör att den minskar. En högre råhet ökar faktorn. Normalt, utom för kvicklera, torde detta innebära något högre NTbar-faktorer än den ”ideala”. Speciella utvärderingar har också föreslagits för det ytligaste lagret på havsbottnen (bottom mud), men dessa avser bara den översta cirka 0,1 metern och är bara av intresse i specialfall, White et al (2010). Olika undersökningar har utförts för att få fram empiriska NTbar-faktorer genom jämförelser med andra provningar. Som referenser har använts vingförsök, enkla tryckförsök, aktiva triaxialförsök samt medelvärdet av aktiva och passiva triaxialförsök och direkta skjuvförsök (ADP). I jämförelse med konfaktorer för CPTsondering har NTbar-faktorerna för T-barsondering generellt visat sig vara lägre, till exempel Low & Randolph (2010) och Low et al (2010). Den hittills mest använda NTbar-faktorn är 10,5 som tidigt rekommenderades som ett medelvärde baserat på främst australiska undersökningar av Randolph (till exempel 2004). Samma faktor rekommenderades för torv av Boylan & Long (2006). En kalibrering mot vingförsök av Weemees et al (2006) gav NTbar-faktorer mellan 10 och 12 i lera. Mer detaljerade undersökningar av Lunne et al (2005) med kalibrering mot medelvärden av aktiva och passiva triaxialförsök samt direkta skjuvförsök gav NTbar-faktorer mellan 10 och 13 med ett medelvärde av 12. Värdet 12 gällde för Drammenlera medan övriga var för australiska leror offshore. I en senare studie på ett större underlag av Low et al (2010) rekommenderades att använda en NTbar-faktor av 10,5 för att få en hållfasthet motsvarande aktivt triaxialförsök och 12 för att få en hållfasthet motsvarande medelskjuvhållfastheten. Någon relation till flytgräns eller andra faktorer kunde inte konstateras, men underlaget bestod av resultat från jordar från olika delar av världen, vilket ofta gör att lokala sådana samband inte kan urskiljas. Några jordar som, bortsett från Drammenlera, motsvarar normala svenska leror i sammansättning och övriga egenskaper ingick inte i underlaget. För normala svenska leror tycks det med ledning av de resultat som presenterats i litteraturen som om en NTbar-faktor i storleken 11,5 skulle kunna användas för en preliminär utvärdering av odränerad skjuvhållfasthet. Den på så sätt

utvärderade skjuvhållfastheten skulle ungefär motsvara vad som normalt utvärderas ur ving- och fallkonförsök, CPT-sondering och direkta skjuvförsök. Som ett kuriosum kan nämnas att T-formade sondspetsar har använts i Sverige sedan 1930-talet i form av iskymetern och senare kalkpelarsonden. Efter kalibrering i några lösa svenska leror har en N-faktor av 10 använts för en uppskattning av den odränerade skjuvhållfastheten, Kallstenius (1961) och Holm et al (1981). Omrörd skjuvhållfasthet och sensitivitet utvärderas efter att T-barsonden körts upp och ned tio gånger inom det aktuella djupintervallet, vilket enligt tidigare erfarenheter ska räcka för att komma ned till ett minimivärde. Utvärderingen har främst kalibrerats mot vingförsök i fält, vilka ofta ger en högre omrörd skjuvhållfasthet än fallkonförsöket, men i vissa fall även mot det senare. Man har då funnit att högre NTbar,REM-faktorer behöver användas än motsvarande NTbarfaktorer för den ostörda skjuvhållfastheten. Low et al (2010) rekommenderade användande av NTbarREM-faktorerna 14,5 och 14 för att den utvärderade omrörda skjuvhållfastheten ska motsvara vad som mäts med fallkon- respektive vingförsök. Sensitiviteten utvärderas ofta på sedvanligt sätt som kvoten mellan utvärderad ostörd och omrörd skjuvhållfasthet. Rapporterade undersökningsresultat tyder dock på att NTbar- och NTbarREM-faktorerna är känsliga för jordens sensitivitet. Enligt DeJong et al (2011) skulle faktorn NTbar variera med sensitiviteten St enligt 6,5 NTbar = 12 - ––––––––-3 St 1 + ––– 10 vilket ger en NTbar-faktor som varierar mellan 12 för icke sensitiva leror och 5,5 för högsensitiva. Enligt Yafrate et al (2009) skulle faktorn NTbarREM omvänt variera med sensitiviteten St enligt 5,5 NTbar,REM = 12 + –––––––– St -3 1 + ––– 6 vilket ger en NTbarREM-faktor som varierar mellan 12 för icke sensitiva leror och 17,5 för högsensitiva. Sensitiviteten föreslogs kunna uppskattas ur spetstrycken vid första sonderingen qin och den sista efter tio omrörningar qrem som qin 1,4 St,Tbar = –––– qrem Underlaget för dessa samband innehåller dock endast ett fåtal data för höga sensitiviteter motsvarande de för svenska högsensitiva leror och kvickleror.

( )

(

)

Utförda försök

Undersökningarna utfördes på tolv olika platser med lös lera; två i Stockholm-Mä-

lardalsområdet, två i Linköping-Norrköpingsområdet, tre i mellersta Bohuslän och fem i Götaälvdalen. Platserna valdes ut för att omfatta Mälardalslera, Ostkustlera och Västkustlera, det vill säga leror med olika avsättningsmiljöer, låg-, mellan-, och högplastisk lera samt leror med sensitiviteter varierande från relativt lågsensitiva till extremt kvicka leror. Platserna är: ● Mellösa, som är SGI:s provfält strax norr om Stockholm med högplastisk lera och organisk lera i profilens övre del. Jorden på denna plats är relativt lågsensitiv. ● Strängnäs, som valdes på grund av att här fanns en högsensitiv lera av annan typ än den som är vanlig på Västkusten. ● Norrköping, där jordprofilen innehåller en mer varvig och siltskiktad lera. ● Linköping, som är ett annat av SGI:s provfält med relativt homogen lera med ”normal” sensitivitet för lös svensk lera. ● Gläborg strax norr om Munkedal, där leran är kvick genom hela den undersökta jordprofilen, (St ungefär lika med 150 till 250). ● Munkedal, som har ingått i ett antal projekt på SGI. Leran i provpunktens övre del har ”normal” sensitivitet medan den är extremt kvick längre ned (St ungefär lika med 250). ● Fultaga, som är beläget strax söder om skredområdet i Småröd söder om Munke-

dal. Jordprofilen här innehåller kvicklera, som delvis är extrem (St större än 300). ● Onsjö i Göta älvdalen, där leran varierar från normalsensitiv överst till kvick längre ned, (St ungefär lika med 200). ● Torpa i Göta älvdalen med en lera som är normal till högsensitiv, men inte kvick enligt svensk definition. ● Fråstad i Götaälvdalen med högsensitiv men inte kvick lera. ● Äsperöd i Götaälvdalen, där leran varierar från relativt lågsensitiv överst till kvick men inte extremt kvick längre ned, (St ungefär lika med 100). ● Kattleberg i Götaälvdalen med kvicklera i hela den undersökta profilen, (St ungefär lika med 150 till 225). T-barsonderingarna utfördes med en spets med de rekommenderade dimensionerna, se figur 1. Eftersom jorden i de flesta lokalerna kunde förväntas innehålla snäckskal och andra inbäddade grövre partiklar samt olika fastare och ibland lutande skikt valdes att använda en grövre CPT-sond med fem tons kapacitet istället för en av de känsligare sonder som är avpassade för CPT-sondering i lös lera. Detta kom i sin tur att påverka möjligheten att i detalj utvärdera sambanden med sensitivitet och omrörd skjuvhållfasthet i de cykliska försöken, där de uppmätta värdena många gånger gick ned mot den onog-

grannhet som normalt får accepteras för denna typ av sond och sonderingsklass. Den T-formade spetsen tillhandahölls av Chalmers tekniska högskola. T-barsonderingarna utfördes med den rekommenderade standardhastigheten för neddrivning av 20 mm/s, DeJong et al (2010). Enligt rekommendationerna användes samma hastighet vid uppdragning och nedpressning i de cykliska försöken. På de nivåer som valts ut för provtagning stannades sonderingen 0,5 m under nominellt provtagningsdjup, varefter sonden drogs upp 1 m och därefter pressades ned samma sträcka tio gånger innan sonderingen återupptogs till djupare nivåer. Vid cykliska T-barsonderingar ska helst såväl uppdragnings- som nedpressningskraften på spetsen mätas. Detta var inte möjligt med den utrustning som fanns tillhands, utan enbart nedpressningskrafterna registrerades. Som mått på hållfasthetsnedbrytningen i jorden valdes att utvärdera det återstående nettospetstrycket i procent av ursprungsvärdet efter en respektive tio omrörningar med den ned- och uppgående sondspetsen. Sonderingarna drevs som regel någon eller några meter djupare än den nedersta cyklingsnivån. Data för jorden på de nivåer som cykliska försök utfördes och uppmätta värden framgår av tabell 1.

Tabell 1: Data för jorden och uppmätta värden vid de cykliska T-barförsöken. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Plats Djup Org.halt Lerhalt wN wL St cu,REM qnetREM Nrem q/qin q/qin m % % % % kPa kPa 1 cykel 10 cykler % % ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mellösa 5,0 3,4 65 101 94 10 1,02 24,2 23,7 40,4 17,3 8,5 1,3 75 86 87 10 1,58 26,9 17,0 41,9 16,9 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Strängnäs 5,8 0,8 73 71 55 49 0,20 6,6 33,5 30,6 7,8 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Norrköping 5,0 0,8 87 82 73 21 0,81 32,6 40,2 45,5 22,3 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Linköping 5,0 1,0 63 73 71 16 1,25 34,1 27,3 44,9 19,9 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Gläborg 4,5 1,3 57 79 50 185 0,08 15,7 207,1 30,5 10,2 6,0 1 56 75 46 180 0,11 13,1 119,1 26,6 9,0 9,9 0,6 58 62 42 180 0,11 22,2 201,6 30,4 11,4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Munkedal 5,0 1,8 39 42 39 28 0,86 23,1 26,9 32,2 11,9 10,0 1,0 53 61 45 253 0,12 6,2 54,1 19,3 2,7 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Fultaga 6,5 1,1 55 78 56 94 0,21 15,2 75,8 29,0 8,3 10,5 0,9 52 63 53 95 0,37 25,0 67,5 28,2 9,0 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Onsjö 3,6 0,6 56 59 56 25 0,96 21,2 22,1 36,1 8,3 7,0 0,9 54 71 58 219 0,14 14,8 105,9 23,9 5,4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Torpa 3,5 1,2 71 70 59 41 0,50 30,4 60,8 35,1 12,7 5,5 1 65 79 71 42 0,48 25,6 53,3 35,9 12,3 8,0 1 68 79 76 26 0,93 38,1 40,9 39,6 15,6 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Fråstad 6,5 1,2 60 71 55 49 0,47 27,5 58,6 38,1 12,7 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Äsperöd 2,7 1,9 44 54 54 10 2,10 61,5 29,3 42,8 20,5 7,0 1,6 65 74 65 108 0,27 25,4 94,1 35,8 12,3 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Kattleberg 4,5 0,8 70 108 69 151 0,08 8,4 105,4 26,5 8,3 8,0 1,3 58 81 55 224 0,07 12,8 191,2 28,6 8,7 12 52 36 203 0,07 14,8 211,7 21,8 10,4

Bygg & teknik 1/13

ROCK ENERGY

Energi p책 djupet

Samhällsbyggaren med helhetssyn. Vi kan geoteknik och erbjuder följande tjänster: *HRWHNQLVND XQGHUV|NQLQJDU I|U EHVWlPQLQJ DY JUXQGOlJJQLQJ 6WDELOLWHWVXWUHGQLQJDU 6lWWQLQJVXWUHGQLQJDU 6NDGHXWUHGQLQJDU ,QNOLQRPHWHUPlWQLQJ 3URMHNWHULQJ DY JUXQGI|UVWlUNQLQJVnWJlUGHU RFK JHRNRQVWUXNWLRQHU +\GURJHRORJLVND XWUHGQLQJDU RFK JUXQGYDWWHQXWUHGQLQJDU 8WUHGQLQJDU DY JHRG\QDPLN RFK PDUNYLEUDWLRQHU

norconsult.se

Vi har ett brett program av provningsutrustning för

BETONG - BALLAST CEMENT - ASFALT GEOTEKNIK

Tel 031-748 52 50

www.kontrollmetod.se 64

Bygg & teknik 1/13

Av de data som presenteras i tabellen är den organiska halten bestämd med kolanalysator, lerhalten med sedimentationsförsök samt flytgäns wL, omrörd skjuvhållfasthet cuREM och sensitivitet St med fallkonförsök. qnetREM är det utvärderade nettospetstrycket efter tio cyklers omrörning vid T-barsonderingen och q/qin är förhållandet mellan utvärderat nettospetstryck efter angivet antal cyklers omrörning och nettospetstrycket vid den första nedtryckningen av T-barspetsen i ostörd jord.

Sonderingsresultat

Allmänt. Sonderingskurvorna liknade de som fås vid CPT-sondering, även om de absoluta storlekarna på mätvärdena skiljde. De utvärderade nettospetstrycken och de uppmätta portrycken var generellt lägre än vad som uppmätts i närliggande CPTsonderingar. T-barsonderingar förväntas ge jämnare resultat (mindre hackiga kurvor) än CPT-sonderingar. Detta kunde dock inte direkt ses i resultaten. En anledning till detta var den grövre sonden med sämre upplösning, vilket gav en extra hackighet vid de relativt låga mätvärdena, samt det faktum att leran i de flesta fall innehöll påtagliga mängder av skal och andra inbäddade partiklar och den större spetsen ökar risken att träffa sådana inslag under neddrivningen. En annan genomgående observation var att nettospetstrycket inte ökade i samma grad mot djupet som den odränerade skjuvhållfastheten. Detta betyder att spetsfaktorn NTbar minskade mot djupet. I de svenska lerorna varierar överkonsolideringsgraden OCR och flytgränsen wL normalt mot djupet. I de lösa lerorna varierar överkonsolideringsgraden främst i den torrskorpepåverkade zonen närmast markytan, men en mindre markerad minskning av överkonsolideringsgraden fortsätter ofta också längre ned. I många profiler ändras jordens sammansättning successivt från delvis organisk jord högst upp till lera, siltig lera och varvig siltig lera med siltskikt längre ned. Detta avspeglas i en successivt lägre flytgräns. I andra profiler kan jordens sammansättning och flytgränser vara praktiskt taget konstanta ned till bottenlagren. I figur 2 visas resultaten från två profiler; Mellösa med en kontinuerligt avtagande flytgräns och Linköping med praktiskt taget konstant flytgräns med djupet. Referenshållfastheten från CPT-sonderingar är utvärderad enligt SGI Information Nr. 15, Larsson (2007) och är verifierad med vingförsök och direkta skjuvförsök. Hållfastheten ur T-barsonderingarna i figuren är beräknad med en konstant NTbar-faktor av 11,5. En direkt jämförelse mellan det utvärderade nettospetstrycket i T-barsonderingarna och referenshållfastheter från CPT-sondering och vingförsök gav NTbar-faktorer som varierade mellan 6,5 och 19. Bygg & teknik 1/13

a) b) Figur 2: Exempel på resultat från T-barsonderingar jämförda med odränerad skjuvhållfasthet enligt CPT-sonderingar. a) Mellösa med successivt avtagande flytgräns. b) Linköping med praktiskt taget konstant flytgräns. Utvärdering av odränerad skjuvhållfasthet. Tidigare undersökningar av CPTsonderingar, Larsson & Åhnberg (2003, 2005) har visat att resultaten från CPTsonderingar ska korrigeras för överkonsolideringsgrad enligt OCR 0,2 Nkt = Nkt(OCR=1,3) ––––– 1,3 där Nkt(OCR=1,3) är konfaktorn vid en normal överkonsolideringsgrad av cirka 1,3 i normalkonsoliderad till svagt överkonsoliderad svensk lera. För överkonsolideringsgrader under 1,3 korrigeras inte. Sonderingsprinciperna är i stort de samma för de två metoderna och av de uppmätta resultaten att döma bör motsva-

(

)

rande korrektion också göras för resultaten från T-barsonderingar. Efter denna korrektion minskar spridningen i NTbar-faktorer väsentligt. Variationen är fortfarande stor, mellan cirka 6,5 och 15,5, men har då ändrats från en tillsynes godtycklig variation till en funktion som klart kan relateras till flytgränsen, figur 3. Spridningen i faktorer i figur 3 beror delvis på den ojämna kvaliteten i referensvärdena. CPT-och T-barvärden har också utvärderats för varje 0,2 m intervall i djupled och en mindre förskjutning i höjdled mellan de olika sonderingarna kan därmed ge en ökad spridning. Resultaten från vingförsök är ofta ojämna med

Figur 3: Utvärderade NTbar-faktorer efter korrektion för överkonsolidering. 65

hackiga profiler mot djupet. Såväl CPTsom vingförsöksprofiler brukar jämnas ut vid den efterföljande ingenjörsmässiga bedömningen. Inga sådana försök till utjämning har gjorts i detta fall utan värdena har tagits som de är, vilket också bidragit till spridningen. Trots denna är dock tendensen klar och det framgår att resultaten från T-barsonderingar i likhet med CPTsonderingar bör korrigeras med ledning av flytgränsen. Enligt resultaten skulle en grovt uppskattad NTbar-faktor vara NTbar(OCR=1,3) ≈ 4,4 + 8,4wL I litteraturen har föreslagits att NTbarfaktorn skulle variera med sensitiviteten. Inget sådant samband har kunnat ses i resultaten från denna undersökning. Som regel har tidigare undersökningar rört vad som i Sverige klassificeras som låg- och mellansensitiva leror med tonvikt på det förra. Denna undersökning har främst omfattat mellan- och högsensitiva leror och kvickleror med en markant övervikt för de senare typerna. Sensitiviteten är dock inget bra mått på den nedbrytning av hållfastheten som sker då en T-spets passerar nivån vid en första nedpressning. Trots att omrörningen är kraftig återstår alltid en hållfasthet som är betydligt högre än den fullständigt omrörda hållfastheten enligt resultaten från de cykliska försöken. Undersökningar av hur snabbt hållfastheten bryts ned vid omrörning visar att detta i princip sker fortare med minskande flytgräns och ökande sensitivitet, Andersen (2009), Larsson & Jansson (1982) och Tavenas et al (1983). Vid tolkningen av resultaten från T-barsonderingarna kunde dock inte motsvarande samband fås med sensitiviteten som med flytgränsen och om värdena ligger över eller under medellinjen i figur 3 kunde inte heller relateras till sensitiviteten på basis av det befintliga materialet. Utvärdering av omrörd skjuvhållfasthet och sensitivitet. Utvärderingen av den omrörda skjuvhållfastheten görs normalt från det spetsmotstånd som mäts efter att

Figur 4: Exempel på reduktion av nettospetstryck vid cyklisk T-barsondering. sonden cyklats upp och ned tio gånger på den aktuella nivån och då kurvorna förväntas ha planat ut och nettospetstrycket nått sitt minimivärde, figur 4. De uppmätta värdena på det resterande nettospetstrycket efter tio cykler qTbarREM varierade mellan cirka 6 och 60 kPa eller cirka två till tjugo procent av ursprungsvärdet vid den första nedträngningen. Det ska observeras att de lägsta värdena var i ungefär samma storlek som onoggrannheten hos sonden, vilket kan antas bidra till spridningen. Trots detta kunde en klar trend urskiljas där nettospetstrycket ökar ungefär linjärt med den omrörda skjuvhållfasthet som bestämts genom fallkonförsök i laboratoriet, figur 5. Enligt resultaten från de cykliska Tbarsonderingarna skulle den omrörda skjuvhållfastheten cuREM i lösa svenska leror grovt kunna uppskattas ur qTbarREM - 12,8 cu,REM ≈ ––––––––––––– 18,3

Figur 5: Uppmätta samband mellan omrörd skjuvhållfasthet och nettospetstryck efter tio cyklers omrörning. 66

Sambandet passerar inte genom origo utan är förskjutet och indikerar att ett visst nettospetstryck skulle uppstå även om den omrörda skjuvhållfastheten var noll. Detta tyder i sin tur på att ett visst extra visköst motstånd uppstår vid sondens nedpressning i tillägg till vad som krävs för att överkomma den omrörda skjuvhållfastheten. Resultatet blir att faktorn NTbarREM sjunker från mycket höga värden, flera hundra i kvickleror med mycket låg omrörd skjuvhållfasthet, till att gradvis närma sig de värden som tidigare rapporterats i litteraturen i leror med högre omrörd skjuvhållfasthet och minskande sensitivitet, figur 6. Spridningen vid höga sensitiviteter beror dels på sondens mätnoggrannhet, dels på de mycket låga omrörda hållfastheter, och därmed höga sensitiviteter som refereras till. I kvicklerorna ligger den omrörda skjuvhållfastheten ofta på gränsen till vad som kan mätas med vanlig geoteknisk provningsutrustning.

Figur 6: Uppmätta samband mellan faktorn NTbarREM och sensitivitet enligt fallkonförsök i laboratoriet. Bygg & teknik 1/13

Faktorn NTbarREM relateras ofta till sensitiviteten St och skulle enligt försöksresultaten för lösa svenska leror grovt kunna skrivas som NTbarREM ≈ 14,5 + 0,8St I likhet med vad som föreslagits av Yafrate et al (2009) ökar NTbarREM med ökande sensitivitet, men de värden som utvärderats i denna undersökning är betydligt högre. Eftersom den omrörda skjuvhållfastheten och sensitiviten kan relateras till lerans flytindex eller kvasiflytindex wN/wL, till exempel Göta älvkommittén (1962), är det möjligt att indirekt koppla NTbarREM även till dessa parametrar, figur 7. Här tillkommer dock en extra spridning på grund av mindre fel i bestämningar av såväl vattenkvot som konsistensgränser och relevansen för dessa värden för den aktuella provpunkten, samt att sambanden mellan kvasiflytindex och sensitivitet skiljer för olika leror. Sensitiviteten utvärderas som förhållandet mellan ostörd och omrörd skjuvhållfasthet cu/cu,REM. Den har tidigare föreslagits kunna utvärderas ur cykliska försök som uppmätt nettospetstryck vid första nedpressningen dividerat med nettospetstrycket efter tio cyklers omrörning. Då NTbar och NTbarREM för utvärdering av respektive odränerad skjuvhållfasthet skiljer motsvarar detta inte sensitiviteten. Yafrate et al (2009) föreslog som ovan beskrivits ett exponentiellt samband mellan denna kvot och sensitiviteten. Ingen av dessa metoder visade sig vara direkt användbar i denna undersökning. Sensitiviten har jämförts med hur stor del av det ursprungliga nettospetstrycket som återstår då leran rörts om en respektive tio gånger i de cykliska försöken. I båda fallen finns halv-logaritmiska samband, figur 8. Spridningen är dock alltför stor för en direkt utvärdering av sensitiviteten. Möjligen skulle kunna sägas att leran förmodligen är kvick om det kvarstående nettospetstrycket är mindre än

cirka en tredjedel av ursprungsvärdet efter en omrörning respektive mindre än cirka en åttondel efter tio omrörningar. Som ovan nämnts är dock inte kvoten mellan nettospetstrycken i ostörd respektive omrörd jord ett direkt mått på hållfasthetsnedbrytningen om inte faktorerna NTbar och NTbarREM är lika. Om dessa dessutom varierar på olika sätt blir relationen komplex. Enligt de samband som funnits i denna undersökning skulle sensitiviteten utvärderad ur spetstrycken vara OCR -0,2 qnet ––––––––––– ––––– (4,4 + 8,4wL) 1,3 St ≈ –––––––––––––––––––– (qnetREM - 12,8) ––––––––––––– 18,3 Detta innebär att den nedbrytning av hållfastheten som indikeras av det minskande nettospetstrycket beror på nettospetstryckets absoluta storlek i ostörd jord, flytgränsen, överkonsolideringsgraden och hur stor den relativa minskningen är. Som ett exempel skulle ett resterade nettospetstryck av tjugo procent av ursprungsvärdet i en normalkonsoliderad lera med nettospetstrycket 200 kPa och flytgränsen 50 procent motsvara en resterande hållfasthet av endast sex procent av den ursprungliga och motsvarande hållfasthet för tio procent resterande nettospetstryck blir mindre än två procent. Detta gäller vid fullständig omrörning efter tio cykler, men eftersom redan en passage av T-barspetsen på en nivå motsvarar cirka 400 procent skjuvdeformation, Einav & Randolph (2005), Zhou & Randoph (2009) och Yafrate et al (2009), kan motsvarande beroenden förväntas gälla redan efter en cykels omrörning. Redan efter en cykel är omrörningen således så stor att det är högst tveksamt om den nedbrytning som mäts i detta skede kan ge någon indikation om den nedbrytning som normalt startar redan efter någon procents skjuvdeformation. Detta kommer dock att analyseras vidare då det

Figur 7: Utvärderade samband mellan NTbarREM och kvasiflytindex wN/wL. Bygg & teknik 1/13

(

)

samlade resultatet av laboratorieförsöken i projektet föreligger.

Slutsatser

T-barsondering är en metod som främst tagits fram för sonderingar på stora vattendjup offshore. På land kräver den förborrning genom torrskorpan med minst 250 mm diameter på det förborrade hålet, vilket det i Sverige normalt inte finns utrustning för. Risken för att sonden ska utsättas för stora moment är betydande, vilket kräver robusta sonder där även mätutrustningen är okänslig för moment. För vanlig sondering som syftar till kartläggning av jordlagerföljder och hållfasthetsprofiler på land eller ringa vattendjup har inga direkta fördelar funnits jämfört med CPT-sondering medan nackdelar finns i form av mindre detaljerad information om stratigrafi. Utvärdering av odränerad skjuvhållfasthet har befunnits vara beroende av överkonsolideringsgrad och flytgräns på motsvarande sätt som för CPT-sondering. För lösa bottensediment på större vattendjup offshore, för vilket det inte finns någon svensk erfarenhet, har fördelar rapporterats i form av mindre osäkerhet från korrektioner för vattentryck vid utvärdering av hållfasthet. För motsvarande förhållanden i strandnära områden har dock också CPT-sonderingar använts med framgång genom utvärdering av hållfasthet ur det genererade portrycket vid sonderingen, Karlsrud et al (1996) och Larsson (2004). Den aktuella undersökningen har inte primärt syftat till att kalibrera utvärderingsmetoder för T-barsondering, och de preliminära samband som tagits fram bör inte användas utan en platsspecifik verifiering. Vanliga CPT-sonder har inte den mätnoggrannhet som skulle krävas för att mäta omrörd skjuvhållfasthet och sensitivitet i högsensitiv och kvick lera. Möjlig-

Figur 8: Samband mellan resterande nettospetstryck efter en respektive tio omrörningar och sensitivitet. 67

heten att ta fram sådana sonder som dessutom klarar stora moment är begränsad. Om detta skulle lyckas bör också beaktas att nollvärden måste tas med spetsen på plats och rätt upphängd eftersom bara tyngdkraften av denna kan vara större än det sonderingsmotstånd som ska mätas. Man måste också vara observant på lyftkraften på spetsen då den sänks ned i vatten och hur denna lyftkraft ska hanteras då vätskan runt spetsen utgörs av trögflytande omrörd lera. De senare aspekterna blir speciellt uttalade för klotformiga spetsar vars volymer är större. Cykliska T-barförsök är dessutom tidskrävande. För praktiskt bruk i vanliga geotekniska undersökningar i svenska lerområden rekommenderas därför användning av vanlig CPT-sondering med sonder som är avpassade för denna typ av jord. För bestämning av sensitivitet är vingförsök i fält och fallkonförsök i laboratoriet, eller en kombination av dessa, att föredra. ■

Referenser

Andersen, K. H. (2009). Bearing capacity under cyclic loading – offshore, along the coast, and on land. The 21st Bjerrum Lecture presented in Oslo, 23 November 2007, Canadian Geotechnical Journal, Vol 46, No 5, pp. 513–535. Andersen, K.H. Lunne, T. Kvalstad, T.J. & Forsberg, C.F. (2008). Deep water geotechnical engineering. Proceedings 24th National Conference of the Mexican Society of Soil Mechanics, Aguascalientes. Boylan, N. & Long, M. (2006). Characterisation of peat using full flow penetrometers. Proceedings, 4th International Conference on Soft Soil Engineering, Vancouver, pp. 403–414. DeJong, J., Yafrate, N., DeGroot, D., Low, H.E. & Randolph, M. (2010). Recommended practice for full-flow penetrometer testing and analysis. Geotechnical Testing Journal, Vol. 33, No. 2. DeJong, J., Yafrate, N. & DeGroot, D. (2011). Evaluation of undrained shear strength using full flow penetrometers. ASCE, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. Vol. 137, No. 1, pp. 14–26. Einav, I. & Randolph, M.F. (2005). Combining upper bound and strain path method for evaluating penetration resistance. International Journal of Numerical Methods Engineering, Vol. 63, No. 14, pp. 1991–2016. Göta älvkommittén (1962). Rasriskerna I Götaälvdalen – Betänkande avgivet av Göta älvkommittén. Statens offentliga utredningar, SOU1962:48, Stockholm. Holm, G., Bredenberg, H. & Broms, B.B. (1981). Lime columns as foundation for light structures. Proceedings of 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Stockholm, pp. 687–693. 68

ISO (2006). ISO 22476-1 Geotechnical investigation and testing – Part 1: Electrical cone and piezocone penetration tests. International Organization for Standardization (ISO). Kallstenius, T. (1961). Development of two modern continuous sounding methods. Proceedings of 5th Internationl Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Paris, Vol. 1. Karlsrud, K., Lunne, T., & Brattlien, K. (1996). Improved CPTU interpretations based on block samples. 12:e Nordiska Geoteknikermötet, NGM-96: Interplay between Geotechnics and Environment, Reykjavik, June 1996. Proceedings, Vol. 1, pp. 195–201. Larsson, R. (2004 ). Piezocone tests in extremely soft soils, 14th Nordic Geotechnical Meeting, NGM 2004, Ystad, May, 2004. Proceedings, Vol. 1, pp. C15–C26. Larsson, R. (2007). CPT-sondering; Utrustning-utförande-utvärdering. Statens geotekniska institut. Information Nr 15, Linköping. Larsson, R. & Jansson, M. (1982). The Landslide at Tuve November 30 1977. Statens geotekniska institut, Rapport Nr. 18, Linköping. Larsson, R. & Åhnberg, H. (2003). Long-term effects of excavations at crests of slopes. Statens geotekniska insitut, Rapport Nr 61, Linköping. Larsson, R. & Åhnberg, H. (2005). On the evaluation of undrained shear strength and preconsolidation pressure from common field tests in clay, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 42, no 4, pp. 1221– 1231. Low, H.E. & Randolph, M.F. (2010). Strength measurement for near seabed surface soft soil using manually operated miniature full-flow penetrometer. ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 136, No. 11, pp. 1565–1573. Low, H.E., Lunne, T., Andersen, K.H., Sjursen, M.A., Li, X. & Randolph, M.F. (2010). Estimation of intact and remoulded undrained shear strength from penetration tests in soft clays. Geotechnique, Vol. 60, no.11, pp. 843–859. Low, H.E., Randolph, M.F., DeJong, J.T. & Yafrate, N.J. (2008). Variable rate full-flow penetration tests in intact and remoulded soil. Proceedings, International Conferece on Geotechnical and Geophysical Site Characterisation, Taipeh, pp. 1087–1092 Lunne, T., Long, M & Forsberg, C.F. (2003). Characterization and engineering properties of Onsöy Clay. Characterization and engineering properties of natural soils. Tan et al. Eds. Balkema, Vol. 1, pp. 395–427. Lunne, T., Randolph, M.F., Chung, S.F., Andersen, K.H. & Sjursen, M. (2005). Comparison of cone and T-bar factors in two onshore and one offshore clay sediments. Proceedings, Internatio-

nal Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics, Perth,Vol. 1. pp. 981–989. Randolph, M.F. (2004). Characterisation of soft sediments for offshore applications. Keynote lecture,. Proceedings 2nd International Conference on Site Characterisation, Porto, Vol. 1, pp. 209–231. Randolph, M.F. & Andersen, K.H. (2006). Numerical analysis of T-bar penetration in soft clay. ASCE International Journal of Geomechanics, Vol. 6, No. 6, pp. 411–420. Randolph, M.F. Martin, C.M. & Hu, Y. (2000). Limiting resistance of a spherical penetrometer in cohesive material. Geotechnique Vol. 50, No. 5, pp. 573– 582. SGF (1993). Rekommenderad standard för CPT-sondering. Svenska Geotekniska Föreningen, SGF, Rapport 1:93, Linköping. Tavenas, F., Flon, P., Leroueil, S. & Lebuis, J. (1983). Remoulding energy and risk of slide retrogression in sensitive clays. Symposium on Slopes on Soft Clays. Statens geotekniska institut, Rapport 17, pp. 423–454. Veemees, I., Howie, J., Woeller, D., Sharp, J., Cargill, J. & Greig, J. (2006). Improved techniques for the in-situ determination of undrained shear strength in soft clays. Proceedings, 59th Canadian Geotechnical Conference, Sea to Sky Geotechnique, Vancouver, pp. 89–95. White, D.J., Gaudin, C., Boylan, N. & Zhou, H. (2010). Interpretation of T-bar penetrometer tests at shallow embedment and in very soft soils. Canadian Geotechnical Journal No. 47, pp. 218–229. Yafrate, N.J. & DeJong, J.T. (2005). Considerations in evaluating the remoulded undrained shear strength from full flow penetrometer cycling. Proceedings, International Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics, Perth, pp. 991– 997. Yafrate, N.J. & DeJong, J.T. (2007). Influence of penetration rate on measured resistance with full flow penetrometers in soft clay. ASCE Special Technical Publication 173. Yafrate, N., DeJong, J., DeGroot, D. & Randolph, M.F. (2009). Evaluation of remoulded shear strength and sensitivity of soft clay using full-flow penetrometers. ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 135, No. 10, September 2009, pp. 1179–1189. Zhou, H. & Randolph, M.F. (2009). Resistance of full-flow penetrometers in rate-dependent and strain-softening clay. Geotechnique Vol. 59, No. 2, pp. 79–86. Åhnberg, H. (2009). Degradation of undrained shear strength due to dynamic actions and large strains. Pågående forskningsprojekt. Dnr. 1-0809-0290. Statens geotekniska institut, Linköping. www.byggteknikforlaget.se Bygg & teknik 1/13

81,7(' %< 285 ',))(5(1&(

ZZZ ZVSJURXS VH

Fönster för generationer Med H-Fönstret i Lysekil blir det tyst, varmt, tryggt och skönt. Vi tillverkar täta underhållsfria aluminiumfönster med träklädd rumssida och överlägsen livslängd. Unik konstruktion! w ww.hfonstret.se

Bygg & teknik 1/13

H-Fönstret AB | Gåseberg 420 | 453 91 Lysekil | Tel 0523-66 54 50 | Fax 0523-478 74

Vi Ă¤r specialister pĂĽ Geosynteter

Polyfelt TS Ă¤r speciellt lĂ¤mpad som separationslager vid grundstabilisering, och anvĂ¤nds i stor utstrĂ¤ckning vid sĂĽvĂ¤l vĂ¤g- och jĂ¤rnvĂ¤gsbyggnad som i alla typer av drĂ¤neringssystem.

Vi importerar och levererar

geotextil och geonĂ¤t

TenCate Polyfelts fĂśrstklassiga kvalitetsprodukter erbjuder dig optimala lĂśsningar pĂĽ tekniska problem. FĂśr mer information och teknisk rĂĽdgivning, mejla info@jehander.se eller ring:

Stockholm GĂśteborg NorrkĂśping GĂ¤vle

08-625 63 00 031-86 76 50 011-33 16 00 026-400 56 50

Sand och Grus AB Jehander ingĂĽr i den internationella byggmaterialkoncernen HeidelbergCement som har CIRKA MEDARBETARE I Ă&#x203A;ER ÂźN LÂźNDER

www.jehander.se

Bygg & teknik 1/13

Multivariabel analys – hur mycket ska jag undersöka för att vara säker? I samband med Statens Järnvägars Geotekniska Kommissions slutbetänkande, SJ (1922), där man för första gången nämner termen ”geoteknik”, fastslogs att det inte är möjligt att exakt fastställa förutsättningarna för kraftjämnvikt för svag undergrund och att man måste validera ställda förutsättningar med uppmätning av faktiska förhållanden i fält. Idag är det naturligt för alla geotekniker och bergmekaniker att utföra sonderingar, borrningar, provtagningar och laboratorieförsök på den aktuella jorden eller bergmassan för att uppskatta dess egenskaper.

Utvärderingen av försöksresultat och beslutsprocessen baserat på dessa har dock i mycket förblivit densamma, en subjektiv bedömning baserad på erfarenhet snarare än objektiv och väldokumenterad kunskap. Med detta menas inte att ingenjören saknar kompetens utan snarare att det tillgängliga underlaget oftast är begränsat, betingat med osäkerheter och inte helt tillfredställande för att kunna göra en objektiv bedömning. Man kan då fråga sig om det är möjligt att på förhand utvärdera hur en undersökning ska utformas för att den ska vara så effektiv som möjligt och minimera osäkerheterna i våra geotekniska avvägningar så långt som möjligt, det vill säga besvara frågorna; Vilka metoder ska tillämpas och hur ska borrhålen fördelas mellan dessa metoder?; Var ska undersökningarna utföras? och i vissa fall; När ska undersökningarna utföras?

Artikelförfattare är Rasmus Müller, Tyréns AB, Stockholm, och Stefan Larsson, Kungliga tekniska högskolan. Bygg & teknik 1/13

Multivariabel analys är en statistisk metodik som står till vårt förfogande för att på ett objektivt och robust sätt kombinera information från olika källor (till exempel olika undersökningsmetoder och empiriska samband) vid härledningen av en viss storhet, exempelvis en materialegenskap hos jorden/berget, jordlagerföljden, bergdjupet etcetera. Slutprodukten från en multivariabel analys är ett mått på medelvärdet för den sökta storheten samt osäkerheten i detta medelvärde. Man kan på detta sätt objektivt hantera resultaten från en undersökning och beräkna den minskade osäkerhet vi intuitivt känner

när vi har möjlighet att använda oss av resultat från olika undersökningsmetoder. Men man kan även i förhand, i planeringsstadiet, utvärdera hur olika metoder inverkar på den beräknade osäkerheten, hur mycket osäkerheten minskar om jag nyttjar flera underökningsmetoder eller hur många undersökningspunkter som är optimalt att utföra.

Osäkerheter i geotekniska egenskaper

Låt oss först identifiera vad som ”orsakar” vår osäkerhet i en geoteknisk egenskap och hur vi kan hantera (reducera) 71

denna. Osäkerheten i utvärderingen av en egenskap, till exempel odränerad skjuvhållfasthet (cu), består en rad faktorer såsom, rumslig naturlig variation, mätfel och transformationsfel. Vid en konventionell geoteknisk undersökning är det den rumsliga naturliga variationen vi vill uppskatta. Den totala osäkerheten baserat på undersökningsresultatet är dock normalt större eftersom andra osäkerheter är involverade. Mätfelet kan reduceras genom att utföra flera sonderingar men transformationsfelet är däremot kopplat till ”översättningen” från det man faktiskt mäter till den egenskap man avser att utvärdera, till exempel när nettospetstrycket från en CPT-sondering divideras med en empirisk konfaktor för att erhålla cu. Om vi inte har en korrekt kalibrering av den empiriska konfaktorn så hjälper det inte med fler sonderingar för att reducera transformationsfelet. Ofta är vi intresserade av medelvärdet av en serie mätningar över en viss jordvolym, till exempel medelvärdet i cu (c-u) då en glidyteberäkning för att uppskatta stabiliteten för en konstruktion på lös lera ska utföras. Osäkerheten i medelvärdet från en serie sonderingar kan reduceras genom att utföra fler sonderingar. Man måste dock också ta hänsyn till medelvärdets variation inom den betraktade volymen. Det kan finnas zoner med lösare och zoner med fastare jord inom volymen även om medelvärdet över den större volymen är konstant. Storleken på dessa zoner är relaterat till det vi kallar fluktuationsavstånd. Ett jordbrott kommer att ske i den del av jorden där hållfastheten är lägst vilket innebär att storleken på dessa lösare zoner (fluktuationsavståndet) i relation till jordbrottets storlek måste beaktas. Denna osäkerhet kan uppskattas genom att betrakta konstruktionens inverkan på det mekaniska systemet med en variansreduktionsfaktor.

Bayes’ sats och multivariabel analys

Thomas Bayes, en engelsk matematiker (och munk!) som levde på 1700-talet, presenterade det som numera benämns som Bayes’ sats, Bayes & Price (1763). Denna sats, eller teorem, används för att bestämma sannolikheten för ett utfall givet ett annat utfall. Man kan med denna sats kombinera data från en källa med information från andra källor såsom subjektiva expertutlåtanden, kompletterande undersökningar etcetera och kan på så sätt dra en mer objektiv slutsats. Denna matematik är som gjord för den process vi normalt utför när vi värderar vår tillgängliga geotekniska information för att utföra beräkningar och göra bedömningar. Vinsten är att vi på ett mer objektivt sätt kan kvantifiera osäkerheten i våra utsagor, bedömningar och prediktioner. Som sagt kan osäkerheterna som härrör från rumslig naturlig variation och mätfel reduceras genom att utföra flera 72

Figur 1: Vägbank på lös lera.

mätningar medan transformationsfelet (som ofta är relativt stort jämfört med de andra två) inte kan reduceras på detta sätt. Rent intuitivt känner nog de flesta av oss säkrare om vi bestämmer en egenskap genom att väga samman resultat från flera olika metoder, men hur mycket säkrare känner vi oss? Genom att använda Bayes’ sats via så kallad multivariabel analys, Ching et al (2010), där information från flera källor kombineras, kan vi på ett indirekt sätt reducera även transformationsfelen för de olika metoderna. Principen är att vi uppdaterar vår a´ priori kunskap (förkunskap), vilken till exempel kan utgöras av vår seniora kollegas erfarenhet eller av empiriska samband, med sonderingsresultat och/eller laboratorieförsök. Det vi behöver för att kunna utföra en multivariabel analys är data för medelvärdet av egenskapen från respektive metod, försöksresultatens spridning, fluktuationsavståndet samt en god uppskattning av mätfelen och transformationsfelen för respektive metod. Vi kan då med relativt enkel matematik räkna fram den sammanvägda osäkerheten för det aktuella fallet. Konceptuellt är detta inget nytt från vad vi vanligtvis gör, men nu får vi en mer objektiv värdering av osäkerheten vilket underlättar beslutsprocessen. Den metod som har lägst osäkerhet kommer att påverka resultatet mest vilket betyder att vi även kan bedöma vilken metod som är mest lämplig för den aktuella jorden.

och cu antas vara oberoende av djupet under markytan. Tre olika metoder har använts för att bestämma cu i den aktuella leran, vingförsök (två punkter), fallkonförsök (två punkter) och CPT-sondering (fyra punkter). Vår a priori i detta fall baseras på det empiriska sambandet mellan cu och förkonsolideringstrycket i leran, vilket har bestämts via ett CRS-försök. Beräkningen (den multivariabla analysen) är som sagt relativt enkel men omfattande varför den inte redovisas här. Med relevanta antaganden vad gäller försöksresultatens spridning, den naturliga rumsliga variationen, mätfelen, transformationsfelen samt fluktuationsavståndet för cu i leran för de tre metoderna och det empiriska sambandet erhålls den totala osäkerheten COVc-u för respektive metod enligt figur 2. I detta fall har antagandena baserats på information i Müller & Larsson (2012). I figuren syns även hur stor andel av den totala osäkerheten för respektive metod som härrör från naturlig rumslig variation, mätfel och transformationsfel. Som synes har transformationsfelen en betydande inverkan på den totala osäkerheten.

Exempel

Effekten av en multivariabel analys illustreras här av ett enkelt hypotetiskt exempel där stabiliteten för en två meter hög bankkonstruktion på lös lera analyseras, se figur 1. Hur säkra vi är på vår beräknade säkerhetsfaktor mot stabilitetsbrott i leran beror som bekant till stor del av hur säker vår beFigur 2: Relativ inverkan av stämning av cu i leran är, eller delosäkerheterna för respektive metod. rättare sagt vår bestämning av medelvärdet c-u längs den potentiEffekten på osäkerheten av att utföra ella glidytan. Vi fokuserar därför på vår bestämning av variationskoefficienten multivariabel analys syns i figur 3a, där COVc-u för vår bestämning av c-u. Leran olika uppsättningar av mätmetoderna antas för enkelhetens skull vara homogen kombinerats och den sammanvägda COVc-u Bygg & teknik 1/13

(a) (b) Figur 3: Resultat av multivariabel analys; a) utvärderad COVc-u; b) utvärderad c-u.

beräknats (de gröna staplarna motsvarar staplarna i figur 2). Som synes minskar osäkerheten successivt i och med att fler metoder tas med i analysen. Om vi till exempel enbart nyttjar vårt empiriska samband är COVc-u relativt högt (36 procent) men genom att införa en ytterligare metod (blå staplar) reduceras osäkerheten med 50 till 60 procent. Även om man tar med information från metoder med relativt sett högre osäkerhet minskar den sammanvägda osäkerheten. Jämför exempelvis den gröna stapeln motsvarande enbart information från CPT (COVc-u|CPT = 18 procent) med den blå stapeln motsvarande information från CPT+Empiri där COVc-u|CPT,Empiri beräknas vara 16 procent. Alltså, trots att vi inför en metod med en dubbelt så hög osäkerhet (empiri) så blir den sammanvägda osäkerheten

lägre en om enbart den mer säkra metoden (CPT) använts. I figur 3b redovisas cu utvärderat via den multivariabla analysen, de svarta punktförsedda strecken motsvarar de aritmetiska ”normala” medelvärdena för respektive uppsättning av metoder. De gröna staplarna motsvarar de antagna medelvärdena för respektive metod för det hypotetiska exemplet. Vad denna figur säger oss om hur den multivariabla analysen fungerar är att metoder med relativt sett lägre osäkerhet viktas högre vid utvärdering av medelvärdet. Tydligast syns effekten om man studerar den blå stapeln som representerar CPT+Empiri. Det aritmetiska medelvärdet för metoderna är (30 + 14) / 2 = 22 kPa, där c-u,CPT = 30 kPa och c-u,Empiri = 14 kPa (jämför med de gröna staplarna), medan medelvärdet erhållet via den multi-

variabla analysen är 27 kPa. Alltså, den mindre osäkra metoden (CPT) har getts större vikt än den mer osäkra metoden (Empiri) vid den multivariabla analysen. Den multivariabla analysen kan också komma till pass i samband med planeringen av en geoteknisk undersökning eller då en undersökning ska kompletteras för att erhålla ett bättre underlag för geotekniska beräkningar eller bedömningar. Som sagt kan osäkerheterna i c-u till följd mätfel reduceras genom att öka antalet undersökningspunkter och transformationsfelen reduceras genom att flera olika metoder används och att multivariabel analys utförs. I figur 4a redovisas, för exemplet ovan, hur osäkerheten i bestämningen av c-u(COVc-u) beror av det totala antalet undersökningspunkter och hur många metoder som utförts. Denna typ av utvärdering kan med

(a) (b) Figur 4: Inverkan av; a) antal undersökningspunkter; b) osäkerheten i vår a´ priori kunskap. Bygg & teknik 1/13

relevanta antaganden utföras redan vid planeringen av undersökningen. Som synes startar den svarta kurvan som motsvarar alla tre undersökningsmetoderna samt empiri på tre undersökningspunkter vilket innebär att de tre metoderna utförts i en punkt vardera (det empiriska sambandet räknas inte som en punkt i detta fall). Om exempelvis kurvan motsvarande enbart vingförsök (heldragen grön) jämförs med kurvan motsvarande vingförsök, CPT och empiri (röd streckad) vid samma antal undersökningspunkter är det uppenbart att det är att föredra att utnyttja flera olika typer av undersökningsmetoder framför att enbart förlita sig på en metod. Även om en undersökningsmetod är uppenbart mer tillförlitlig än övriga, som CPT i det här fallet, är det alltid fördelaktigt att dra nytta av information från mer osäkra undersökningsmetoder. Detta blir tydligt om man jämför kurvan motsvarande CPT och empiri (blå punktstreckad) med det horisontella strecket motsvarande enbart CPT (COVc-u|CPT ≈ 0,18) i figur 4b. Hur stor osäkerhet vi än antar i vår empiri (x-axeln) så kommer den sammanvägda osäkerheten alltid att vara lägre än om enbart CPT nyttjas.

Slutord

Resultaten från en multivariabel analys ska naturligtvis inte ses som en absolut

sanning. Precis som för alla typer av modeller och analyser är resultaten ett underlag för beslut. Metodiken ska ses som ytterligare ett verktyg i den geotekniska verktygslådan. En svaghet med metoden är att om osäkerheten i bedömningen av osäkerheterna är allt för stora, framförallt mätfel och transformationsfel, kommer också resultatet från analysen att vara osäker. Om de bedömda osäkerheterna är subjektiva blir också resultatet subjektivt. Själva arbetet med att bedöma osäkerheter är dock en vinst i sig då denna inventering och kartläggning ökar vår insikt i vad som styr osäkerheten i våra geotekniska avväganden. I samband med planeringen av en geoteknisk undersökning eller en kompletterande undersökning kan erforderlig omfattning uppskattas på ett mer objektivt sätt med detta detta verktyg. Oavsett osäkerheterna i indata kan verktyget användas för att studera och bedöma den relativa nyttan med kompletterande information. Då vi bygger våra geomodeller kan den multivariabla analysen användas för att kvantifiera våra osäkerheter och tillsammans med till exempel BIM (Building Information Modelling) kan dessa också visualiseras. Ett sådant verktyg kommer att underlätta en snabbare beslutsprocess markant eftersom ett visualiseringsverktyg underlättar förståelsen för alla aktörer.

Slutligen, om en beställare eller någon annan ställer dig frågan i titeln på artikeln kan du fortsättningsvis svara: ”Jag ska räkna på det!” ■

Referenser

Bayes, T. & Price, R. (1763). An Essay towards solving a Problem in the Doctrine of Chance. By the late Rev. Mr Bayes, communicated by Mr Price, in the letter to John Canton, M.A. Philosophical Transaction of the Royal Society of London 53(0): 370–418. Ching, J., Phoon, K.K & Chen, Y.C. (2010). Reducing shear strength uncertainty in clays by multivariate correlations. Canadian Geotechnical Journal 47: 16–33. Müller, R & Larsson, S. (2012). Quantification of undrained shear strength uncertainty in Veda sulphide clay. Submitted to Canadian Geotechnical Journal, 2012-05-14. Statens Järnvägars Geotekniska Kommission (1922). Slutbetänkande. Kungl. Järnvägsstyrelsen, Statens Järnvägars Geotekniska Avdelning. Meddelande 2, Stockholm, 180 s. Endast 373 kronor plus moms kostar en helårsprenumeration på Bygg & teknik för 2013!

Bygg & teknik 1/13

Alternativ metod för verifiering av hållfasthet hos kalkcementpelare Inom ett doktorandprojekt på Kungliga Tekniska högskolan (KTH) har möjligheten till att använda Jb-totalsondering som testmetod för verifiering av hållfasthet hos kalkcementpelare studerats. Syftet med doktorandprojektet, som är finansierat av Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond (SBUF) och Trafikverket, är att öka förståelsen för variationer i hållfasthets- och deformationsegenskaper hos kalkcementpelare och att undersöka variationernas betydelse vid sannolikhetsbaserad dimensionering i bruksstadiet, Bergman (2012). I mitten på 1970-talet användes kalkpelarmetoden för första gången i praktisk tillämpning i Sverige. Man såg tidigt att det var stora variationer avseende hållfasthetsegenskaperna i pelarna på grund av den komplexa tillverkningsprocessen. Detta medför att det inte med tillräcklig hög säkerhet går att förutsäga dessa egenskaper innan tillverkning. Möjligheten till att kunna kontrollera pelarna under och efter produktion blir därför nödvändig. För detta ändamål utvecklades tidigt en speciell kalkpelarsond (figur 1a) som utformades så att den kunde testa så stor del av ett tvärsnitt som möjligt, Torstensson (1980). Sedan dess har kalkpelarsonden används som den primära kontrollen för

Artikelförfattare är Niclas Bergman, doktorand, och Stefan Larsson, professor, Avdelningen för Jord- och Bergmekanik, Institutionen för Byggvetenskap, Kungliga Tekniska högskolan (KTH), Stockholm. Bygg & teknik 1/13

Förhållandena vid fältförsök är inte alltid de bästa.

verifiering av hållfasthet. Sedan slutet av 1980-talet har dock allt mer cement börjat användas som bindemedel (därav namnet kalkcementpelare), vilket lett till att pelarnas hållfasthet ökat. På grund av sondens relativa stora storlek styr den dock

lätt ur pelaren och den rekommenderas därför inte för djup större än cirka åtta meter. För större djup måste pelaren förborras, vilket vanligtvis utförs med Jordbergsondering (Jb-sondering) eller Jb-totalsondering (figur 1b). Fastän förborr-

Figur 1(a): Kalkpelarsond och (b): Stiftborrkrona för Jb-totalsond (Geotech). 75

ningen sällan eller aldrig används för utvärdering av pelaregenskaper registreras sonderingskraften för förborrningen. Tester med Jb-totalsonden är generellt sett mindre tidskrävande och följaktligen billigare än med kalkpelarsonden. En annan fördel med Jb-totalsonden är att den kan penetrera längre och hårdare pelare än kalkpelarsonden. Om det vore möjligt att utvärdera hållfasthetsegenskaper hos kalkcementpelare med Jb-totalsonden skull den kunna ersätta eller i alla fall komplettera kalkpelarsonden. Syftet med denna studie är att kvantifiera korrelationen och överenstämmelsen mellan sonderingskraften vid kalkpelarsondering och Jb-totalsondering. Studien baseras på data från totalt 38 kalkpelarsonderingar och 38 Jb-totalsonderingar, utförda på två olika testplatser. Korrelationen analyserades med hjälp av Pearsons produktmomentkorrelationskoefficient och överensstämmelsen mellan resultatet från de två olika metoderna analyserades med Tukey mean difference-diagram, en metod som bland annat används inom medicinsk statistik.

en del i uppförandet av ett nytt bostadsområde. Jordlagerföljden var lera (0 till 7 m) på friktionsmaterial (mer än 7 m) med egenskaper enligt figur 1. Kalkcementpelarna mätte 600 mm i diameter och hade längder mellan 6 till 8 m. Bindemedelsinnehållet var 83 kg/m³ (50 procent kalk och 50 procent cement). Åtta kalkcementpelare testades sexton till tjugo dagar efter installation.

Testmetoder

Kalkpelarsonden utgörs av en cylindrisk vertikal axel med två horisontella vingar (figur 1a). Den odränerade skjuvhållfastheten (cu,pel) i pelaren utvärderas normalt empiriskt från det uppmätta spetsmotståndet (qc,KPS) från kalkpelarsonden, TK Geo (2011). Vid sondering används en konstant sjunkhastiget på 20 mm/s. Jb-totalsondering, SGF (2006), är en vidareutveckling av traditionell jordbergsondering och norsk totalsondering. Standardutrustning är en ø 57 mm stiftborrkrona kopplad till ø 44 mm Geostänger (figur 2b). Vid sondering används kon-

värde. På så sätt fick vi en bild av hur mycket metoderna skiljer sig åt över ett givet spänningsintervall. Det är dock endast meningsfullt att jämföra mätresultatet från två metoder om de kan antas mäta samma sak. Då brottet i jorden under respektive sond skiljer sig något åt och för att kunna jämföra mätresultatet från de olika metoderna gjordes följande modellanpassning:

f(qc,Jb) = qc,KPS|qc,Jb = (1) = qc,Jb + α • Ln(qc,Jb) där qc,KPS|qc,Jb är en uppskattning av qc,KPS baserad på qc,Jbt och α är en konstant som antas främst bero på effekten av borrningen. Konstanten α anpassades huvudsakligen efter Tukey mean difference-diagrammen. Noggrannheten på modellanpassningen uppskattades med hjälp av determinationskoefficienten (R2)

Resultat och diskussion

Figur 3 visar förhållandet mellan qc,KPS och qc,Jb samt modellanpassningen enligt ekvation (1). För test plats Lidingö utvär-

Testplatserna

På testplats E18 Hjulsta – Kista har jordförstärkning med kalkcementpelare utförts som en del i att ge E18 motorvägstandard mellan Hjulsta och Kista. Jordlagerföljden var torrskorpelera (0 till 1 m) på lera (1 till 6 m) på friktionsmaterial (mer än 6 m) med egenskaper enligt figur 2. Kalkcementpelarna mätte 600 mm i diameter och hade en medellängd på 6 m. Bindemedelslängden var 100 kg/m³ (50 procent kalk och 50 procent cement). 30 kalkcementpelare testades sexton till tjugo dagar efter installation. På testplats Lidingö har jordförstärkning med kalkcementpelare utförts som

Figur 3: Spetsmotstånden qc,Jb mot qc,KPS med modellanpassning för (a): Lidingö och (b): E18 Kista – Hjulsta. stant rotationshastinget (25 rpm) och sjunkhastighet (20 mm/s). Spetsmotståndet (qc,Jb) utvärderades och korrigerades mot uppmätt mantelfriktion.

Korrelation

När man jämför sonderingsdata från två olika metoder används vanligen korrelation som ett mått på det statistiska sambandet mellan dem. Pearsons produktmomentkorrelationskoefficient (r) är kanske det vanligaste använda måttet för korrelation.

Överensstämmelse

Figur 2: Lerans odränerade skjuvhållfasthet (cu,lera), sensitivitet (S) och naturliga vattenkvot (wn) vid testplatser Lidingö och E18 Kista – Hjulsta. 76

Korrelationsanalyser ger inte alltid en tillräckligt bra beskrivning av det statistiska sambandet mellan två metoder. För att vidare beskriva det statistiska sambandet använde vi oss av Tukey mean differencediagram, Tukey (1977). Dessa diagram visualiserar överensstämmelsen mellan de två metoderna där skillnaden mellan två mätvärden plottas mot deras medel-

derades α = 270 med R2 = 0,44, för test plats E18 Kista – Hjulsta var motsvarande värden α = 230 med R2 = 0,45. Genom dessa modeller kunde sedan qc,Jb återges som qc,KPS|qc,Jb. Tukey mean difference-diagrammen i figur 4 på sidan 79 påvisar en god överensstämmelse mellan qc,KPS och qc,KPS|qc,Jb med skillnader nära noll. Vid dimensionering av kalkcementpelarförstärkt jord är man sällan intresserad av enskilda pelares funktion, utan snarare av funktionen hos ett system av pelare. Vanligtvis är det då medelvärdet hos systemet av pelare som är avgörande för dimensioneringen. Figur 5(a) visar ett vertikalt 0,5 m glidande medelvärde för qc,KPS och qc,KPS|qc,Jb för testplats E18 Kista – Hjulsta. Den linjära korrelationen är stark med r = 0,97. Figur 5(b) visar den relativa skillnaden mellan qc,KPS och qc,KPS|qc,Jb där den genomsnittliga skillnaden är sex procent, vilket påvisar god överenstämmelse mellan metoderna. Resultaten från Bygg & teknik 1/13

&%& ¾ ]XXEV JVEQ KVmRWIVRE

BAB Rörtryckning AB Din kompletta schaktfria leverantör GÖTEBORG I STOCKHOLM I MALMÖ

Telefon 031- 51 30 95 I www.bab-ab.se

Bygg & teknik 1/13

Skapar säkra lösningar ... till bygg- och anläggningsarbete och för anläggningskonstruktioner Träffa oss på Grundläggningsdagen den 7 mars 2013

HaTelit® asfaltarmeringsnet Tel: 0771 48 90 00 www.byggros.com 78

Geotextilier Geonät och asfaltarmering Geomembraner Bygg & teknik 1/13

Figur 4: Tukey mean difference-diagram för (a): Lidingö och (b): E18 Kista – Hjulsta. testplats Lidingö visade på samma goda överensstämmelse. I denna studie utfördes sonderingarna i medelhårda och hårda pelare. Följaktligen har vi inte kunnat kvantifiera det statistiska sambandet mellan metoderna i mjuka och halvhårda pelare (cu,pel ≤ 150 kPa). Detta är en viktig begränsning i studien eftersom pelare normalt dimensioneras för lägre hållfasthet. Då Jb-totalsonderingen utfördes i mitten av kalkcementpelaren och givet det faktum att Jb-totalsonden är mycket mindre i storlek än kalkpelaresonden uppkommer frågan om hur representativt qc,Jb är för hållfastheten över hela pelarens tvärsnitt. När kalkpelarmetoden kom till på 1970-talet användes endast bränd kalk som bindemedel. Den mycket snabba

kemiska reaktionen med vattnet i jorden och utformningen av blandningsverktyget gjorde att det ofta uppkom ett svagare centrumområde i pelaren. Under den senare delen av 1980-talet introducerades en blandning bestående av cement och kalk, vilket resulterade i en aning långsammare kemisk process. Detta, tillsammans med bättre utformade blandningsverktyg, har bidragit till att centrumpartiet inte alltid blir svagare, Axelsson & Larsson (2003) och Larsson (2003). Med stöd av detta anser vi att qc,Jb kan användas för att uppskatta och verifiera pelarens hållfasthetsegenskaper. Likväl ska tilläggas att Jb-totalsonden bör användas med försiktighet eftersom modellanpassningen i denna studie är ad hoc och kan skilja sig mellan projekt. Med stöd av resultatet från denna studie kan följande rekommendationer ges: ● Jb-totalsondering kan användas som ett komplement till kalkpelarsondering för utvärdering av kalkcementpelares genomsnittliga hållfasthetsegenskaper. ● Jb-totalsondering bör inte användas för att utvärdera enskilda kalkcementpelares hållfasthetsegenskaper. ● Jb-totalsondering bör inte användas i mjuka och halvhårda kalkcementpelare (cu,pel < 150 kPa). ● Mantelfriktionen för Jbtotalsondering bör utvärderas för varje testplats.

hjälp av Pearsons produktmomentkorrelationskoefficient och Tukey mean difference-diagram. Resultaten påvisar en tillräcklig god korrelation och överensstämmelse mellan metoderna. Följaktligen rekommenderas Jb-totalsondering som ett komplement till kalkpelarsondering för utvärdering av medelhårda och hårda kalkcementpelares genomsnittliga hållfasthetsegenskaper. Emellertid behövs mer forskning för att kvantifiera det statistiska sambandet mellan metoderna i mjuka och halvhårda kalkcementpelare. Vidare behövs en standardiserad och kalibrerad metod för utvärdering av mantelfriktionen vid Jb-totalsondering. Studien återfinns i sin helhet i Bergman & Larsson (2012). ■

Referenser

Axelsson M & Larsson S (2003). Column penetration tests for lime-cement columns in deep mixing – experiences in Sweden. Geotechnical Special Publication ASCE 120(1): 681–694. Bergman N (2012). Characterization of strenght vaiability for reliability-based design of lime-cement columns, Licentiate thesis, Trita-JOB. LIC; 2017, KTH, Royal Institute of Technology, Stockholm. Bergman N & Larsson S (2012). Agreement of KPS-Jbt data evaluated from soil improved by DM. Submitted to ICE Ground Improvement. Larsson S (2003). Mixing Processes for Ground Improvement by Deep Mixing. PhD thesis, Trita-JOB. PHD; 1004, KTH, Royal Institute of Technology, Stockholm. SGF (2006). Metodbeskrivning för Jbtotalsondering. SGF Rapport 1:2006, Linköping. TK Geo 11 (2011). TRV Geo, Trafikverkets tekniska krav för geokonstruktioner. Trafikverket, Borlänge. Torstensson B-A (1980). The lime column probe for in-situ quality control of lime columns. Report, BAT AB. Tukey J (1977). Exploratory data analysis. Addison-Wesley, Reading, MA. Endast 373 kronor plus moms kostar en prenumeration på Bygg & teknik för 2013!

Slutsats Figur 5(a): Medelvärdet av qc,KPS och qc,KPS|qc,Jb för testplats E18 Kista – Hjulsta. (b): Relativ differens mellan medelvärdet av qc,KPS och qc,KPS|qc,Jb. Bygg & teknik 1/13

I denna studie utfördes en serie kalkpelarsonderingar och Jb-totalsonderingar på två olika testplatser. Korrelationen och överensstämmelsen analyserades med

Nytt program för samverkansberäkningar I ett SBUF-projekt Utveckling av datorprogram för samverkansberäkning byggnad/undergrund utvecklas ett nytt datorprogram där beräkning/analys av strukturmekaniska komponenter utförs med undergrunden modellerad som ett kontinuumsmekaniskt material. Tidigare har modellering av jorden i huvudsak utförts med fjädrar (bäddmoduler). Nackdelen med bäddmoduler är, att de är ”storleksberoende”, det vill säga värdet på bäddmodulen beror av konstruktionens storlek och utbredning. Medverkande i SBUF-projektet är deltagare från Malmö högskola, Skanska och Strusoft, med representanter från entreprenörer och konsulter i en referensgrupp. Syftet med projektet är att skapa en gemensam plattform för geotekniker och konstruktörer, med en så bra beskrivning som möjligt av såväl de strukturmekaniska objekten som den underliggande jorden. Rapporten kommer troligtvis att vara helt klar i mars-april 2013, den har blivit några månader försenad då det är komplicerat att få fram en fungerande beta-version för att kunna göra riktiga testkörningar. I dagsläget sker ofta geotekniska beräkningar skilt från strukturmekaniska beräkningar. Geoteknikern får i normalfallet laster nedräknade till överkant bottenplatta från konstruktören. I det geotekniska programmet (till exempel Plaxis) modelleras därefter bottenplattan med sin tjocklek och styvhet med de nedräknade lasterna. Som resultat erhålls främst sättningar, men även spänningsnivåer under bottenplattan. Sättningarna redovisas till konstruktören, som anpassar fjädrarnas egenskaper (bäddmodulen) i sitt beräkningsprogram (olika FEM-program) så att sättningarna överensstämmer med den geotekniska beräkningen. Därefter bestäms snittkrafter och moment i de strukturmekaniska objekten.

temets totala styvhet beaktas. Till exempel modelleras vanligtvis inga väggar, utan bara bottenplatta och laster. I det strukturmekaniska programmet kan inte jorden (grundläggningens) egenskaper modelleras på ett rättvisande sätt, när detta görs med fjädrar (bäddmoduler). Möjligheten att kunna utföra samverkansanalyser, där jorden modelleras som ett konstruktionsmaterial precis som övriga material, till exempel betong, stål etcetera kommer att ge förutsättningar för bättre och mer optimerade grundläggningar och konstruktioner. Inte minst kommer geotekniker och konstruktörer att jobba närmare varandra och modellera beräkningarna tillsammans. Ökad förståelse för olika ingenjörsgruppers sätt att analysera och beskriva sina objekt är en förutsättning för mer optimerade lösningar. Om modellerna byggs upp i nära samverkan från början, blir det också lättare att snabbt analysera och värdera effekten

Artikelförfattare är Camilla Lidgren, Skanska Teknik, gruppchef Hus och Bostad, Malmö, Lars Johansson, Skanska Teknik, geoteknisk specialist Geo & Infra, Malmö, och Sam Shiltagh, Skanska Teknik, konstruktör Hus och Bostad, Malmö.

av olika åtgärder. Det kan till exempel handla om förändringar i geometri och/eller laster. Men även frågeställningar där olika typer av förstärkningar av undergrunden ska ställas i relation till konstruktionstekniska förändringar. Det ger också förutsättningar för att snabbare och effektivare analysera betydelsen av att verkliga geotekniska förhållanden många gånger inte överensstämmer med dem som ansatts vid projekteringen. Behovet av förstärkningar eller andra typer av åtgärder kan utföras betydligt effektivare om all information om konstruktio-

Väsentliga delar av analys riskerar gå förlorade

Det är flera väsentliga delar av en analys som riskerar att gå förlorade med dagens angreppssätt där två verktyg används och där data flyttas mellan dem. I det geotekniska programmet kan inte byggnadsstommen och bidraget från denna till sys80

Figur 1: Resultat från sättingsanalys med Plaxis (utförd av Skanska), Abaqus, Shear layer samt Winklerbädd (utförda av Caselunghe och Eriksson [2]). Bygg & teknik 1/13

nen som helhet finns samlad och beskriven i en och samma modell.

Modern implementering

Utgångspunkten för föreliggande projekt har varit det av Skanska tidigare utvecklade programmet Raft. Stommen i Raft väcks till liv igen och implementeras i ett modernt programpaket. Utvecklingsarbetet, som är kopplat till geotekniska och strukturmekaniska modeller samt samverkan mellan dem, är den grundläggande basen i projektet. I ett första steg kommer en enkel linjär jordmodell (Mohr Coulomb) att implementeras. För många fall när det gäller grundläggning på platta på mark är detta en modell som ger ett tillräckligt gott analysresultat. När denna version av programmet fungerar som avsett, är avsikten att utveckla beskrivningen av jorden vidare. Bland annat finns tankar att som andra steg implementera en bi-linjär materialmodell för att kunna till exempel kunna beskriva deformationsmjuknande, eller olika hållfasthetsegenskaper för olika spänningsnivåer. Vidare kommer även pålelement att införas så att pålgrundläggningar ska komma att kunna analyseras. Det är då främst kohesionspålar (svävande pålar) som är av intresse. Vid grundläggning på spetsbärande pålar är betydelsen av samverkan mellan konstruktion och undergrund

mindre uttalad. Fortsatta utvecklingstankar omfattar ytterligare jordmodeller samt konsolidering. Utvecklingspotentialen är stor och kommer att fortsätta även efter det att SBUF-projektet har avslutats.

Projekt där samtliga verktyg använts

Som exempel på ett projekt där samtliga verktyg har använts – strukturmekaniskt analysprogram (Strusofts FEM-analys samt Per Kettils egenutvecklade FEMprogram), Raft och Plaxis – är analyser av grundläggningen för Malmö Live eller som vi också kallar det KKH (Konsert, kongress och hotell) i Malmö. I den delen av projektet har även två examensarbetare vid Chalmers tekniska högskola (Aron Caselunghe & Jonas Eriksson) varit involverade och har utfört beräkningar med ytterligare programvaror (bland annat Abaqus). Problemställningen för KKH var de mycket stora vertikala laster som fördes ner via hisschaktet i den högsta delen av byggnadskomplexet, hotelldelen och storleksordningen på de sättningar som därvid utbildas. I systemhandlingsskedet projekterades grundläggning av hisschaktet på grävpålar som fördes ner till det underliggande kalkberget. I bygghandlingsskedet utfördes ett stort antal kompletterande analyser enligt föregående

stycke för att undersöka möjligheten att ta bort grävpålarna. Det visade sig nämligen att det inte var helt okomplicerat att utföra denna grundläggning. Genom att utföra beräkningar med olika verktyg och jämföra resultatet, alternativt flytta data mellan dem, kunde påvisas att uppställda krav på maximala sättningar kunde innehållas genom att istället för grävpålar utföra en tjockare bottenplatta med utkragning. Bottenplattan är som tjockast 2 m och vid skjuvarmeringen samt dragningen av ledningar i plattan kunde man gå mellan överkant- och underkantsarmeringen i plattan. Som kuriosa kan nämnas att det inte enbart var den konstruktiva dimensioneringen som styrde c/c-avståndet mellan armeringsjärnen, utan även skostorleken, då man inte får lägga armeringen så glest att man trampar igenom rullarmeringen och fastnar med foten/benet. Säkerhetsarbetet på Malmö Live är mycket högt. Caselunghe & Eriksson [2] har i sitt exjobb jämfört sättningar beräknade med olika datorprogram, figur 1. Analyserna med Plaxis ingick i Skanskas eget projekteringsarbete, och utfördes på Avdelningen Geo & Infra, medan övriga beräkningar som redovisas i figuren utfördes av Caselughe och Eriksson. Jämförelser med motsvarande beräkningar har även gjorts med hjälp av Per Kettils (Skanska Teknik, Avdelningen Hus & Bostad) egenutvecklade FEM-program och FEM-design (Strusoft). Likheterna, såväl när det gäller sättningsfördelningen under plattorna som sättningarnas storlek, är slående. Dock ger modeller baserade på bäddmodulteori (FEM-design) genomgående större beräknade sättningar än modeller baserade på kontinuumsmekanik (Plaxis).

Öppet tillgängliga

Resultat från sättingsanalys med Skanskas egenutvecklade FEM-program (Per Kettil). Bygg & teknik 1/13

Samtliga program som idag finns öppet tillgängliga på marknaden för beräkning av sättningar under plattgrundlagda byggnader har styrkor och svagheter. Detta beror till stor del på att beräkningsprogram som utvecklats för geotekniska program saknar möjligheten att på ett rättvisande sätt ta styvheten i ovanförliggande byggnad i beaktande. Beräkningsprogram för strukturmekaniska beräkningar, å andra sidan, saknar möjligheten att beskriva jorden under på ett helt rättvisande sätt. Är det viktigt, som till exempel vid projekteringen av KKH, att kunna värdera sättningar på ett mer rättvisande sätt, har man, som nämnts, varit tvungen att använda flera olika beräkningsverktyg och flyttat data och resultat mellan dem. Genom att sammanföra strukturmekaniska och geotekniska beräkningar i ett och samma verktyg, ges möjligheten att samtidigt beskriva såväl struktur som jord på ett så rättvisande sätt som möjligt. Fördelarna med detta är många. Den viktigaste är naturligtvis just möjligheten att kunna beskriva alla material så rättvist som möj81

Arbete på överkantsarmeringen samtidigt samtidigt som en person jobbar ”inne i” bottenplattan och justerar elledningar. Hisschaktet växer upp vid sidan om.

ligt som de konstruktionsmaterial de är. Förhoppningen och målsättningen är att man ska kunna reducera grundläggningskostnaderna. Därutöver ökar kvaliteten genom att behovet av att flytta data mellan olika beräkningsverktyg upphör. Riskerna med felaktiga inmatningar har i

stor utsträckning eliminerats. Inte minst sparas dessutom även datortid och arbetstid. ■

Referenser

[1] Per Lindh, Peab Sverige AB, SBUF-projekt 12511 Modellering av sam-

I första gjutetappen kombineras bottenplattan med ett av kranfundamenten. Personerna på bilden går inne i bottenplattan – överkantsarmeringen är ännu inte lagd. Skjuvarmeringen till kranbenen justeras.

verkanskonstruktioner med hjälp av finita elementmetoden – pågår. [2] Aron Caselunghe & Jonas Eriksson, Chalmers tekniska högskola. Structural Element Approaches for Soil-structure Interaction.

Bygg & teknik 1/13

Observationsmetoden erbjuder ett alternativ till dagens mer etablerade dimensioneringsmetoder för geokonstruktioner. På Avdelningen för jordoch bergmekanik på Kungliga Tekniska högskolan (KTH) pågår för tillfället ett forskningsprojekt om när och i vilka typer av projekt som denna metod kan vara lämplig att använda, då man bygger i och på berg. Nu påbörjar vi ett delprojekt som syftar till att undersöka om och hur observationsmetoden kan tillämpas vid tillståndsbedömning av betongdammar grundlagda på berg, som ett led i att utveckla förvaltningen av Sveriges bestånd av dammar. Projektet finansieras av Svenskt Vattenkraftcentrum (SVC), Stiftelsen Bergteknisk forskning (BeFo) och Formas. I Sverige utvärderar man regelbundet våra dammars status i så kallade fördjupade dammsäkerhetsutvärderingar (FDU), för att säkerställa att de upprätthåller gällande säkerhetskrav. Detta sker i enlighet med kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, Ridas (2012). I samband med nämnda utvärderingar har det dock för en del betongdammar visat sig vara svårt att bedöma säkerheten mot glidning, Elforsk (2008). Denna svårighet beror till största

Artikelförfattare är Johan Spross, Fredrik Johansson och Stefan Larsson, Avdelningen för jordoch bergmekanik, Kungliga Tekniska högskolan, Stockholm. Bygg & teknik 1/13

Figur 1: Akkats i Lilla Luleälven är en typisk betongdamm. Denna damm har dock ingen koppling till dammarna som diskuteras i artikeln. (Målningarna på vattenkraftverkets utskovsluckor utförda av Bengt Lindström)

delen på att det finns stora osäkerheter relaterat till viktiga parametrar som påver-

FOTO: HANS BLOMBERG

Tillståndsbedömning av betongdammar grundlagda på berg med observationsmetoden

kar risken för glidning. (I figur 1 och 2 visas exempel på en typisk betongdamm

Figur 2: De laster som påverkar risken för glidning hos en betongdamm. 83

och vilka laster som påverkar risken för glidning.) Ett exempel är skjuvhållfastheten i potentiella glidplan, antingen mellan betongen och berget eller i genomgående sprickor under dammen om sådana finns. En annan osäkerhet rör vattentrycket under dammen, kallat upptryck, som kan vara svårt att fastställa på grund av att det dels varierar mellan olika ställen under dammen, dels kan förändras över tiden på grund av till exempel urlakning och erosion av injekteringsridån. För mindre betongdammar kan också istrycket mot dammen ha betydelse vintertid (figur 3). I dagsläget hanterar man dessa osäkerheter genom att göra relativt konservativa antaganden avseende indata på ingående parametrar, vilka sedan används för att beräkna totalsäkerhetsfaktorer för olika brottmoder som exempelvis glidning eller stjälpning. Vad kan man då göra om det är osäkert huruvida en betongdamm uppfyller säkerhetskraven för glidning? Det ena, och kanske mest uppenbara alternativet, är att genast förstärka dammen för att på detta sätt ta höjd för osäkerheten. I bästa fall har man då genomfört en nödvändig åtgärd. I värsta fall har man lagt tid och resurser på en helt onödig överdimensionering. Det andra alternativet som står till buds är att på något sätt reducera osäkerheten, vilket vi arbetar med i det här projektet.

Inspiration från eurokoden

Att söka nya metoder som kan användas till att upprätthålla säkerheten hos våra dammar är inget nytt inom branschen. I en äldre version av Ridas (2000) kan man om betongdammar läsa följande: ”Ibland kan det dock visa sig vara lämpligt eller nödvändigt att använda andra kriterier än

FOTO: BO LINDGREN, SEU

de som anges /... / ny kunskap och teknik framkommer dessutom kontinuerligt vilket medför att en utveckling av nya tillämpningar bör uppmuntras.”. Sedan några år tillbaka gäller som bekant eurokoden vid dimensionering av de flesta typer av konstruktioner. Att låta sig inspireras av eurokoden i utvecklingen av dammsäkerhet blir därför högst naturligt. I Eurokod 7 (2004) listas de metoder som kan användas för att kontrollera gränstillstånd hos geokonstruktioner. Här finner vi olika typer av beräkningsmetoder, såsom partialkoefficientmetoden och numeriska beräkningar, men också modellförsök, provbelastning och ”hävdvunna åtgärder”, som exempelvis Q-index för klassificering av bergmassa. Sist i listan finns den så kallade observationsmetoden. Denna metod är enligt eurokoden lämplig att använda när det geotekniska beteendet är svårt att förutsäga, det vill säga när stora osäkerheter råder. Som nämnt ovan, är det just detta som är fallet för tillståndsbedömning av vissa befintliga dammar. Därför arbetar vi i detta projekt efter hypotesen att det ramverk som observationsmetoden erbjuder är lämpligt att använda vid en sådan tillståndsbedömning.

Observationsmetodens grundidé

Ursprunget till observationsmetoden brukar tillskrivas Ralph Peck (1969). Dagens formuleringar i eurokoden är en utveckling av Pecks idéer. Observationsmetoden skiljer sig från konventionell dimensionering genom att den design som man startar med i byggskedet endast är preliminär, såtillvida att observationsmetoden formellt tillåter att förändringar av designen görs under byggtiden. Därmed kan konstruktionen anpassas till de faktiska för-

Figur 3: Islast kan påverka risken för glidning.

hållanden som råder i marken, trots att dessa varit svåra att fastställa under projekteringen. Anpassningen bygger på att man under byggskedet mäter och observerar konstruktionens beteende. Om mätningarna indikerar att en förändring av designen är nödvändig, till exempel genom att bergmassan i en tunnel deformeras mer än vad som kan accepteras, så vidtar man en i förväg planerad åtgärd för att komma till rätta med problemet. Om observationsmetoden skulle tillämpas vid tillståndsbedömning av en befintlig damm är tanken att man ser den icke förstärkta dammen som en ofärdig konstruktion. Mätningar eller andra typer av observationer ska sedan avgöra om en förstärkning är nödvändig för att anpassa konstruktionen till de verkliga förhållandena i marken. Rekommendationer om hur observationsmetoden praktiskt kan tillämpas i olika projekt ges av IEG (2011). För att det ska gå att tillämpa observationsmetoden krävs det att det finns en parameter som lämpar sig för observation under byggtiden. Eftersom man avser att reducera osäkerheten i parameterns spridning, måste förstås ens mätresultat möjliggöra just detta. Osäkerheten måste således vara av så kallad epistemisk natur (efter grekiskans episteme: kunskap), det vill säga att mer kunskap från exempelvis mätningar kan minska osäkerheten om parameterns spridning. Motsatsen kallas aleatorisk osäkerhet (efter latinets aleator: tärningskastare), som alltså innebär att parameterns beteende är helt slumpmässigt och oförutsägbart. Ett vanligt exempel på det senare är vindlast, som ju ständigt varierar. Det tänkta problemets karaktär är också viktigt att beakta. Om man ska sätta in en åtgärd efter att en larmgräns har överskridits, måste det finnas tillräcklig tid för detta. Ett segt brott är alltså att föredra framför ett sprött. Några parametrar som lämpar sig för observation är exempelvis tunneldeformation, Holmberg & Stille (2007, 2009) eller grundvatteninläckage i tunnlar, Spross et al (2012) och Spross & Larsson (2012). Andra möjliga exempel är parametrar som styr skjuvhållfastheten för potentiella glidplan eller upptryck och islast som verkar på konstruktionen. Hur aleatorisk, slumpmässig, parametern i verkligheten är måste naturligtvis studeras noggrant innan mätningar påbörjas. För tillståndsbedömning av dammar är det naturligtvis främst de tre sistnämnda parametrarna som är intressanta. Övriga parametrar är främst av intresse för konstruktion av tunnlar och bergrum. Sådana tillämpningsområden kommer vi att studera närmare i kommande delprojekt inom ramen för vår forskning på observationsmetoden. Tillvägagångssättet är dock generellt, oavsett projekttyp gäller samma grundprinciper för när observationsmetoden kan används. Detta gör att erfarenheBygg & teknik 1/13

ter från ett tillämpningsområde kan vara av stort intresse för helt andra typer av projekt.

Säkerhetsfaktorer eller tillförlitlighetsbaserade metoder i samband med observationsmetoden?

I Ridas (2012) rekommenderas fortfarande dimensionering av dammar med säkerhetsfaktorer. Ett skäl att gå över till tillförlitlighetsbaserade metoder är att dimensionering med säkerhetsfaktorer inte tar hänsyn till osäkerheten hos de parametrar som man använder vid beräkningen. För att ta ett exempel: om en parameter i en säkerhetsfaktor baseras på medelvärdet av ett antal provtagningar, så visar inte säkerhetsfaktorn hur säker man är på att detta medelvärde korrekt avspeglar verkligheten. Om man gör ytterligare mätningar kan man visserligen påverka medelvärdet, men den ökade visshet man får om att detta medelvärde är det korrekta (det vill säga minskad spridning hos parametern) visas inte i den nya säkerhetsfaktorn. Om man i stället använder sig av en tillförlitlighetsbaserad metod, så kan man på ett helt annat sätt beakta den ökade säkerhet som man får genom utökad provtagning eller mätning när man beräknar exempelvis brottsannolikhet för konstruktionen. Därför lämpar sig sådana metoder bättre om mätningar ska användas för att reducera osäkerheter vid tillståndsbedömning av befintliga dammar.

Observationsmetoden enligt Eurokod 7

När man använder sig av observationsmetodens ramverk i enlighet med Eurokod 7, så räcker det dock inte att bara mäta och därefter göra åtgärder efter be-

Författarnas tack

Den forskning som presenteras i artikeln har bedrivits inom ett projekt finansierat av dels Stiftelsen Bergteknisk forskning (BeFo) tillsammans med Formas, dels Svenskt Vattenkraftcentrum (SVC). SVC har etablerats av Energimyndigheten, Elforsk och Svenska Kraftnät tillsammans med Luleå tekniska universitet, Kungliga Tekniska högskolan, Chalmers tekniska högskola och Uppsala universitet. www.svc.nu. hag. Det finns ett antal krav som måste uppfyllas under projekteringen för att det ska vara i enlighet med standarden. Detta för att undvika godtycklighet, som öppnar upp för alla möjliga risktaganden i det som brukar kallas design as you go. I stället måste man för det första fastställa vilket möjligt beteende som ens parameter kan ha, det vill säga vilka värden som den kan variera mellan (figur 4). Dessutom krävs att man kan visa att det för den preliminära designen är troligt att parametern kommer att hålla sig inom vad som är acceptabelt. Det innebär att det ska vara ganska osannolikt att man kommer att behöva sätta in en korrigerande åtgärd under konstruktionstiden. Hur stor sannolikhet som kan tillåtas för att man ska vara tvungen att genomföra en korrigerande åtgärd är en bedömning från fall till fall. Detta beror givetvis på hur kostsam och komplicerad den aktuella åtgärden är. Under projekteringen måste man också fastställa en så kallad Plan för uppföljning. I denna beskrivs exempelvis hur och av vem mätningarna ska utföras. Dessutom krävs en Plan för korrigerande åtgärder. Man måste alltså redan från början ha tänkt igenom problemställningen och ha förberett åtgärder för alla möjliga kända utfall av oacceptabelt beteende hos den observerade parametern. Således innehåller planen de tekniska lösningar

som anpassar konstruktionen till de verkliga förhållandena i marken, ifall sådan anpassning behövs. Om exempelvis mätningar av upptryck under en damm visar sig ge ett oacceptabelt högt värde, genomförs åtgärder i form av exempelvis borrning av ytterligare dräneringshål för att reducera trycket eller kompletterande tätning av berget genom injektering. Efter projekteringsskedet kan byggnadsskedet påbörjas. För detta skede anger eurokoden endast att mätningarna (eller andra typer av observationer) ska genomföras såsom planerat, och om dessa visar på ett oacceptabelt beteende hos konstruktionen, så ska man följa planen för korrigerande åtgärder och vidta en av sina förberedda åtgärder. Givetvis måste själva mätinstrumenten övervakas, så att det kan säkerställas att de ger tillräckligt tillförlitlig data för att beslut ska kunna baseras på dem.

Fördelar och nackdelar med observationsmetoden

Vi ser flera möjliga positiva effekter av att använda sig av observationsmetodens ramverk för tillståndsbedömning av befintliga betongdammar som är grundlagda på berg, jämfört med att bara mäta en parameter och därefter överväga en åtgärd. Framför allt ger observationsmetoden en struktur åt projektet med sina välFigur 4: Den skuggade delen av triangeln motsvarar sannolikheten att gränsen för acceptabelt beteende överskrids (efter IEG, 2011).

Bygg & teknik 1/13

definierade krav och hållpunkter. Detta kan ge en högre beredskap att hantera incidenter under mätperioden, eftersom larmgränser är fastställda och åtgärderna redan är framtagna. Därmed minskar också tiden det tar mellan överskriden larmgräns och genomförd åtgärd. Ökade kontroller gör det också lättare att upptäcka indikationer på ett oförutsett beteende i konstruktionen, IEG (2011). Med en bättre struktur bör också risken för konflikter inom projektet minska, eftersom det blir lättare för projekts parter att bedöma effekterna av olika händelser, Spross et al (2012). Det är dock inte alltid givet att observationsmetoden erbjuder den bästa lösningen vid tillståndsbedömning av en damm. Om det skulle visa sig billigare och effektivare att göra en ”robust” teknisk lösning, det vill säga att förstärka konstruktionen direkt utan att genomföra mätningar, så ska naturligtvis detta göras. Ett mätprogram kan ju till exempel bli olika kostsamt beroende på vilken omfattning som krävs för att reducera osäkerheten tillräckligt mycket. Om den övervakade parametern är av slumpmässig, aleatorisk, natur så bli observationsmetoden till och med direkt olämplig, eftersom mätningar då inte kan reducera osäkerheten över huvud taget. Dessutom måste man förstås också vara medveten om risken att något inträffar medan man mäter och sätta den risken i relation till kostnaden att förstärka sin konstruktion omedelbart. Men bara det faktum att observationsmetoden förkastats som olämplig för en viss konstruktion, innebär i sig att man noggrant har analyserat problemställningen, vilket naturligtvis också är positivt ur ett säkerhetsperspektiv. Därför anser vi att införandet av observationsmetoden, som en möjlig metod att tillämpa vid tillståndsbedömning av dammar, kan ha stor potential att utveckla och förbättra förvaltningen av Sveriges bestånd av äldre dammar. Vi kommer därför att arbeta vidare med en fallstudie av en damm för att undersöka hur observationsmetoden i dessa fall kan användas i praktiken. ■

… och svarar

Olika luftfuktighet. På vintern är luftfuktigheten lägre inomhus, och detta gäller både den absoluta och den relativa luftfuktigheten. Detta beror på att den kalla uteluften på vintern inte kan innehålla lika mycket vattenånga som den varmare uteluften på sommaren. Torrare luft inne vintertid medför att det känns kallare vid samma lufttemperatur, eftersom kroppen då avger mer vattenånga genom diffusion genom huden. Denna avgivning av vattenånga kyler kroppen (evaporativ kylning), eftersom det åtgår värme vid förångningen från vatten till vattenånga, och denna värme tas från kroppen. Olika yttemperatur. På vintern är yttemperaturen lägre på många invändiga ytor, till exempel på fönsters och ytterväggars insida. Att det är en ”äldre” villa innebär att standarden troligen är ganska låg när det gäller värmeisoleringen och att man troligen har tvåglasfönster (om man inte har gjort en större renovering), vilket medför större inverkan av låga yttemperaturer jämfört med en nyare byggnad. Låg yttemperatur medför att det känns något kallare vid samma lufttemperatur på grund av utbytet av värmestrålning med de kalla ytorna (lite slarvigt brukar man säga att kroppen avger värmestrålning mot de kalla ytorna, men egentligen handlar det om ett ”underskott” av värmestrålning från de kalla ytorna mot kroppen). Högre lufthastighet. På vintern är lufthastigheten inne ofta högre än på sommaren. På grund av termik (skorstenseffekt)

kan betydande undertryck uppstå på lägre nivåer inomhus och bli som störst i golvnivå på bottenvåningen, och luftläckning inåt (infiltration) kan då bli betydande. En ”äldre” byggnad kan innebära dålig lufttäthet, vilket ökar inverkan av infiltration. Inverkan av termik ökar med sjunkande utetemperatur. Även kallras vintertid kan bidra till en lufthastighet inne. Högre lufthastighet (över cirka 0,10 m/s) medför att det känns kallare vid samma lufttemperatur, eftersom värmeavgivningen (konvektionen) då ökar från kroppen till omgivande luft. Lägre lufttemperatur lokalt. På vintern är det större temperaturskillnader mellan olika platser i rummet både i höjdoch sidled med till exempel kallare luft vid golv och nära fönster. Sannolikheten för en betydande skillnad mellan lufttemperaturen där en termometer sitter och lufttemperaturen där en människa befinner sig i samma rum är större på vintern än på sommaren. Eventuellt problem med drag. Drag motsvarar en lokal avkylning av kroppen, och det kan orsakas av en kombination av betydande lufthastighet, låg lufttemperatur och kalla ytor som så att säga har en ojämn inverkan på kroppen. Man kan också ha olika klädsel inne på sommaren och vintern, och med varmare klädsel på vintern så motverkas inverkan av de övriga faktorerna. (Man kan också tänka sig att man har olika fysisk aktivitet, men det är lite långsökt). ■

IEG. (2011). Tillämpningsdokument, observationsmetoden i geotekniken. IEG rapport 9:2010, Implementeringskommission för Europastandarder inom Geoteknik, Stockholm. Peck, R. B. (1969). Advantages and limitations of the observational method in applied soil mechanics. Geotechnique 19 (2), s. 171–187. Ridas. (2000 och 2012). Kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet. Svensk Energi.

Spross, J. & Larsson, S. (2012). On the observational method for groundwater control in the Northern link tunnel project. Submitted to Bulletin of Engineering Geology and the Environment. Spross, J., Liszka, H. & Larsson, S. (2012). Observationsmetodens tillämpning på inläckande grundvatten i bergtunnlar – fallstudie: Norra länken i Stockholm. Konferensbidrag till Bergmekanikdagen 12 mars 2012, Stockholm.

Referenser

Elforsk. (2008). Betongdammars glidstabilitet – förslag på nya riktlinjer. Elforsk rapport 08:59, Stockholm. Eurokod 7. (2004). Dimensionering av geokonstruktioner, del 1: allmänna regler. SS-EN 1997-1. CEN/TC 250, BSI. Holmberg, M. & Stille, H. (2007). Observationsmetodens grunder och dess tilllämpning på design av konstruktioner i berg. SveBeFo rapport 80. Stiftelsen Svensk bergteknisk forskning, Stockholm. Holmberg, M. & Stille, H. (2009). Observationsmetoden och deformationsmätningar vid tunnelbyggande. BeFo Rapport 93. Stiftelsen Bergteknisk forskning, Stockholm. Bygg & teknik 1/13

Armeringsverktyg:

Fogtätningsmassor:

Vi servar hantverkare! Leverantör av fönster- och fasadprodukter. VENTILER – TÄTLISTER – BESLAG FOGMASSA – KITT – FOGBAND – VERKTYG MASKINER – SLIPMATERIAL – M.M. Beställ vår katalog på www.leifarvidsson.se

Balkonger:

Fuktskydd:

Mullsjö 0392-360 10 · Stockholm 08-26 52 10 Göteborg 031-711 66 90

– skivan

59 x 46 mm

Fuktsäkrar husgrunder! • Snabb uttorkning • Torr grund • Varm grund • God värmeekonomi • Låg totalkostnad

Betong/Membranhärdare:

Brandskydd:

Rörvägen 42 • 136 50 Haninge Telefon 08-609 00 20 • Fax 08-771 82 49

www.isodran.se

Fukt, lukt, mögel och radon TrygghetsVakten skyddar krypgrund & vind från fuktrelaterade skador. s -ARKNADENS LËGSTA ENERGIFÚRBRUKNING s -INIMALT MED UNDERHÍLL s ÍRS LIVSLËNGD

Betongdukar:

Fiberkompositskivor:

Färg:

www.trygghetsvakten.se

031-760 2000

annons bygg-teknik1010.indd 1

Betonginstrument:

Fogband:

10-10-12 13.08.48

Geosynteter: www.jehander.se Stockholm 08-625 63 00 Göteborg 031-86 76 50 Norrköping 011-33 16 00 Gävle 026-400 56 50

Bygg & teknik 1/13

branschregister

0771-640040

Allt pekar på att en bra epoxibeläggning skall hålla minst 40 år

Nöj dig inte med mindre! (FPO¼U p 'JCFSEVL p (FPNFNCSBO #FOUPOJUNBUUPS p 4LZEETHFPUFYUJM %S¼OFSJOHTLPNQPTJU p 4WFUTOJOH

Geoteknik:

NM Golv 100 UP har bl.a. god slitstyrka, är tryckfördelande, slagtålig, stötdämpande, kemikalieresistent och lättstädad. För vårt kompletta golvsortiment, se vår hemsida.

Nils Malmgren AB

| Box 2093 | 442 02 Ytterby Tel: 0303-936 10 | www.nilsmalmgren.se | info@nilsmalmgren.se

Golvgjutsystem:

Mikrobiella analyser på dagen Säkra DNA-analyser DNA analyser av mögel/hussvamp Kemiska analyser

sŝ ĂŶĂůǇƐĞƌĂƌ ǇŐŐĚ ŵŝůũƂ sĂůůŽŶŐĂƚĂŶ ϭ͕ ϳϱϮ Ϯϴ hƉƉƐĂůĂ͕ Ϭϭϴ ϰϰϰ ϰϯ ϰϭ ŝŶĨŽΛĂŶŽǌŽŶĂ͘ƐĞ ǁǁǁ͘ĂŶŽǌŽŶĂ͘ĐŽŵ

Grundläggning:

Ingjutningsgods:

Golvbeläggningar:

Box 20179, 161 02 BROMMA Tel 08-764 68 80, Fax 08-98 05 19 www.meba.se Mobiltel 0708-55 77 89 0708-73 61 67

Bygg & teknik 1/13

Konsulterande ingenjörer:

Vi möjliggör ert projekt med säkra och genomförbara lösningar inom byggnadsakustik, rumsakustik, industriakustik och samhällsbuller. Besök oss på www.acad.se

branschregister

Konsulterande ingenjörer, forts:

Tak- och fasadvård:

MILJÖANALYSER

Asbest, PAH, PCB, PCP, VOC, MVOC, Mögel- och röta mm.

1650 ISO/IEC 17025

PK Group AB Box 96, 851 02 Sundsvall 060-12 72 40 www.pkgroup.se

Tak/Tätskikt:

Göteborg 031-727 25 00 Jönköping 036-30 43 20 Stockholm 08-688 60 00 Uppsala 018-18 35 50 Malmö 040-35 42 00 www.wspgroup.se

Ljus och säkerhet: • Byggnadsakustik • Buller • Vibrationer • Kalibrering – Ljudisoleringslab – Halvekofritt lab – Efterklangsrum

1002

Tel: 010-516 50 00 • www.sp.se/akustik SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Mätinstrument:

Takplåt:

Plywood:

Utemiljö/Terrasser

METSÄ WOOD BARRTRÄPLYWOOD MED MÅNGA VIKTIGA EGENSKAPER & BRETT ANVÄNDNINGSOMRÅDE eì -6) )7-78ì138ì&6%2( eì 390( 9%6(ì138ì6¥8% eì!)%8,)6 9%6(ì138ì*9/8ì3',ì:%88)2 328%/8%ì377B Metsä Wood, Kent Hed, Telefon 070-5761056 kent.hed@metsagroup.com WWW.METSAWOOD.COM

Bygg & teknik 1/13

Äsperedsgatan 9 424 57 Gunnilse Tel. 031-330 32 30

Ödhumlagatan 10 723 35 Västerås Tel. 021-13 26 70

Geijersgatan 4A 216 10 Limhamn Tel. 0768-30 13 14

BEGRÄNSAD EFTERSÄNDNING Vid definitiv eftersändning återsänds försändelsen med nya adressen på baksidan (ej adressidan)

POSTTIDNING B

Avsändare: Förlags AB Bygg & teknik Sveavägen 116, 113 50 Stockholm

fi ndeakisct‰r

ochlkating‰ rnkudña.‰e

Göteborg 031-771 53 00

grundl‰ibjeatypˆf bgvandey

Helsingborg 040-31 71 03

ustorlighackpney

Solna 08-585 529 00

nadslekmr‰

Södertälje 08-550 136 77

Kalix 0923-145 50 Linköping 013-10 52 60 Sundsvall 060-57 83 60 Umeå 090-13 72 15 Uppsala 018-24 54 63 Västerås 021-81 09 30 Örebro 019-22 69 10

frÂnt‰Rudg.e

nelmokV‰tirÂvp

.seculrh

uGnrdgl‰i3eas102