Skadeverkan mot byggnader

Vid sprängning i berg uppstår det en omgivningspåverkan i form av markvibrationer, som i sin tur kan ge upphov till skador hos närliggande byggnader. För att minska risken för sådana skador införs begränsningar på tillåtna markvibrationer, något som i praktiken innebär restriktioner på berguttagets framdrivning, t.ex. vid val av metod eller hur snabbt denna tillåts ske.

I dagens svenska vibrationsstandard anges riktlinjer för tillåtna vibrationsvärden. Dessa riktlinjer är, liksom motsvarande standarder i många andra länder, i huvudsak baserade på empiriska data från 1950- och 1960-talet. Tillåtna riktvärden beräknas efter metoder som är beskrivna i standarderna och beror bland annat på avstånd och grundförhållanden.

Riktvärdena kopplade till inverkan från avstånd och grundförhållanden i dagens standard bedöms vara alltför konservativa i flera fall, särskilt för mjuka markmaterial samt för större avstånd, vilket har negativ inverkan på framdriften vid berguttag. Effekter från mer detaljerade markförhållanden rörande undergrundens beskaffenhet såsom jordart, mäktighet, pålning etc. omfattas inte heller. Vidare beaktar standarderna enbart riktvärden för vertikal rörelse, och inte horisontell rörelse. Horisontell rörelse är i vissa fall den dominerande rörelseriktningen och bedöms ha inverkan på skador i t.ex. höga slanka byggnader, vid förekomst av källarplan och vid sprängning på korta avstånd. I tillägg beaktar inte standarderna i någon större omfattning specifika effekter från sprängning under mark, där inverkan från olika vågtyper bedöms ha stor betydelse.  Eftersom nuvarande riktlinjer har sina brister och i huvudsak är baserade på tumregler med svag vetenskaplig förankring, så finns det i branschen en önskan att modernisera den svenska standarden.

Det primära syftet med studien ”Skadeverkan mot byggnad av markvibrationer från sprängning – Numerisk modellering” är att ge en djupare fysikalisk förståelse för kopplingen mellan markvibrationer och skador i närliggande byggnader. Detta förväntas erhållas genom att medels numeriska modeller, som beskriver byggnadens påverkan från markvibrationer, studera inverkan från olika parametrar. Modellerna kalibreras och jämförs i första hand med experimentella data från fältförsök i Norge samt kompletterande data från fullskaleförsök i Sverige och i USA. Sådana modeller utgör ett viktigt verktyg för att studera inverkan från olika parametrar på skaderisken, både för dessa specifika sprängförsök och för framtida analyser.

Arbetet kommer att fokuseras mot strukturrespons, d.v.s. att från givna data från experimentellt uppmätta mark- och strukturvibrationer studera dynamisk respons i byggnaden genom numerisk modellering.  Det förväntas ge en bredare förståelse och en god modelleringsgrund av strukturresponsen, och möjliggör vidare parameterstudier omfattande inverkan av t.ex. laddningens avstånd samt relativa läge till byggnaden, inverkan av rådande markförhållanden, byggnadens orientering, geometri, materialdata, etc. En ökad kunskap om skaderisk vid markvibrationer är av betydelse för såväl branschen som samhället i stort eftersom det ökar möjligheten till mer tillförlitlig prediktion. Detta medför en mer effektiv framdrift av berguttag, något som i sin tur möjliggör tidsmässiga, ekonomiska och miljömässiga besparingar. I förlängningen förväntas projektet bidra till en kommande revidering av nuvarande riktlinjer i svensk standard, samt på sikt verka för en gemensam nordisk standard.

Deltagare

Nimanthie Herath från Sri Lanka är doktoranden som med stöd av Peter Folkow, Morgan Johansson, Lars-Olof Dahlström, Karin Norén-Cosgriff och Joosef Leppänen genomför foskningen; därtill stödjer en referensgrupp arbetet. Referensgruppen består bland annat av Alf Ekblad, Mathias Jern, Patrik Vidstrand och Lars Hall.